KR20130048155A - Semiconductor device - Google Patents
Semiconductor device Download PDFInfo
- Publication number
- KR20130048155A KR20130048155A KR1020120118273A KR20120118273A KR20130048155A KR 20130048155 A KR20130048155 A KR 20130048155A KR 1020120118273 A KR1020120118273 A KR 1020120118273A KR 20120118273 A KR20120118273 A KR 20120118273A KR 20130048155 A KR20130048155 A KR 20130048155A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- film
- insulating film
- oxide
- electrode layer
- transistor
- Prior art date
Links
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims abstract description 428
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 221
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims abstract description 171
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 123
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 102
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 130
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 claims description 90
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 claims description 69
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 69
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 58
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 56
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 53
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 40
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 claims description 34
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 29
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 29
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 29
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 claims description 28
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 claims description 28
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 27
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims description 27
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 23
- 229910052788 barium Inorganic materials 0.000 claims description 22
- DSAJWYNOEDNPEQ-UHFFFAOYSA-N barium atom Chemical compound [Ba] DSAJWYNOEDNPEQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 22
- MRELNEQAGSRDBK-UHFFFAOYSA-N lanthanum(3+);oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[La+3].[La+3] MRELNEQAGSRDBK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 22
- 229910052735 hafnium Inorganic materials 0.000 claims description 21
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 20
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 claims description 20
- -1 hafnium aluminate Chemical class 0.000 claims description 19
- 239000011734 sodium Substances 0.000 claims description 18
- VBJZVLUMGGDVMO-UHFFFAOYSA-N hafnium atom Chemical compound [Hf] VBJZVLUMGGDVMO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 17
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical group C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 claims description 16
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 claims description 16
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 15
- 239000011575 calcium Substances 0.000 claims description 15
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 claims description 15
- AJNVQOSZGJRYEI-UHFFFAOYSA-N digallium;oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[Ga+3].[Ga+3] AJNVQOSZGJRYEI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 13
- 229910001195 gallium oxide Inorganic materials 0.000 claims description 13
- 229910000449 hafnium oxide Inorganic materials 0.000 claims description 13
- WIHZLLGSGQNAGK-UHFFFAOYSA-N hafnium(4+);oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[O-2].[Hf+4] WIHZLLGSGQNAGK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 13
- 229910052712 strontium Inorganic materials 0.000 claims description 13
- CIOAGBVUUVVLOB-UHFFFAOYSA-N strontium atom Chemical compound [Sr] CIOAGBVUUVVLOB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 13
- BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N Orthosilicate Chemical compound [O-][Si]([O-])([O-])[O-] BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- SIWVEOZUMHYXCS-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoyttriooxy)yttrium Chemical compound O=[Y]O[Y]=O SIWVEOZUMHYXCS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 abstract description 25
- 239000010408 film Substances 0.000 description 1209
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 405
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 97
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 97
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 93
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 86
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 68
- 239000000463 material Substances 0.000 description 61
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 54
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 53
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 52
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 49
- 239000004973 liquid crystal related substance Substances 0.000 description 48
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 46
- 230000008569 process Effects 0.000 description 46
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 46
- 230000006870 function Effects 0.000 description 38
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 38
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 35
- 125000004429 atom Chemical group 0.000 description 34
- 230000002829 reductive effect Effects 0.000 description 31
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 30
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 30
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 29
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 26
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 24
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 23
- 239000011229 interlayer Substances 0.000 description 22
- 238000005268 plasma chemical vapour deposition Methods 0.000 description 21
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 20
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 20
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 20
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 20
- 239000012299 nitrogen atmosphere Substances 0.000 description 18
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 18
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 18
- 229910001868 water Inorganic materials 0.000 description 18
- 239000004925 Acrylic resin Substances 0.000 description 17
- 229920000178 Acrylic resin Polymers 0.000 description 17
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 17
- 238000011282 treatment Methods 0.000 description 16
- PMHQVHHXPFUNSP-UHFFFAOYSA-M copper(1+);methylsulfanylmethane;bromide Chemical compound Br[Cu].CSC PMHQVHHXPFUNSP-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 15
- 238000005401 electroluminescence Methods 0.000 description 15
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 15
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 15
- 239000012298 atmosphere Substances 0.000 description 14
- QVQLCTNNEUAWMS-UHFFFAOYSA-N barium oxide Chemical compound [Ba]=O QVQLCTNNEUAWMS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 14
- 239000000460 chlorine Substances 0.000 description 14
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 14
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 14
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 13
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 13
- 230000018044 dehydration Effects 0.000 description 13
- 238000006297 dehydration reaction Methods 0.000 description 13
- 238000006356 dehydrogenation reaction Methods 0.000 description 13
- 238000009616 inductively coupled plasma Methods 0.000 description 13
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 13
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 13
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 13
- XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N Zinc monoxide Chemical compound [Zn]=O XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 238000001312 dry etching Methods 0.000 description 12
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 12
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 11
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 11
- GQPLMRYTRLFLPF-UHFFFAOYSA-N Nitrous Oxide Chemical compound [O-][N+]#N GQPLMRYTRLFLPF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 229910021417 amorphous silicon Inorganic materials 0.000 description 10
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 10
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 10
- 229910052715 tantalum Inorganic materials 0.000 description 10
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 9
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 9
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 9
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 description 9
- VSZWPYCFIRKVQL-UHFFFAOYSA-N selanylidenegallium;selenium Chemical compound [Se].[Se]=[Ga].[Se]=[Ga] VSZWPYCFIRKVQL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N tantalum atom Chemical compound [Ta] GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 8
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 description 8
- 238000005468 ion implantation Methods 0.000 description 8
- 229910052746 lanthanum Inorganic materials 0.000 description 8
- FZLIPJUXYLNCLC-UHFFFAOYSA-N lanthanum atom Chemical compound [La] FZLIPJUXYLNCLC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 8
- 238000000206 photolithography Methods 0.000 description 8
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 7
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 7
- 229910052733 gallium Inorganic materials 0.000 description 7
- AMGQUBHHOARCQH-UHFFFAOYSA-N indium;oxotin Chemical compound [In].[Sn]=O AMGQUBHHOARCQH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 7
- 239000000395 magnesium oxide Substances 0.000 description 7
- CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N magnesium oxide Inorganic materials [Mg]=O CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N magnesium;oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[Mg+2] AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);zirconium(4+) Chemical compound [O-2].[O-2].[Zr+4] RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 7
- 229910001928 zirconium oxide Inorganic materials 0.000 description 7
- HEZMWWAKWCSUCB-PHDIDXHHSA-N (3R,4R)-3,4-dihydroxycyclohexa-1,5-diene-1-carboxylic acid Chemical compound O[C@@H]1C=CC(C(O)=O)=C[C@H]1O HEZMWWAKWCSUCB-PHDIDXHHSA-N 0.000 description 6
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L Sodium Carbonate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]C([O-])=O CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 6
- 239000012300 argon atmosphere Substances 0.000 description 6
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 6
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 6
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 6
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 6
- 229910003437 indium oxide Inorganic materials 0.000 description 6
- PJXISJQVUVHSOJ-UHFFFAOYSA-N indium(iii) oxide Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[In+3].[In+3] PJXISJQVUVHSOJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 6
- 238000003475 lamination Methods 0.000 description 6
- 238000005477 sputtering target Methods 0.000 description 6
- 239000003381 stabilizer Substances 0.000 description 6
- 239000011787 zinc oxide Substances 0.000 description 6
- MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N Dioxygen Chemical compound O=O MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 5
- 229910007541 Zn O Inorganic materials 0.000 description 5
- 229910001882 dioxygen Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000000284 extract Substances 0.000 description 5
- 239000001307 helium Substances 0.000 description 5
- 229910052734 helium Inorganic materials 0.000 description 5
- SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N helium atom Chemical compound [He] SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 125000002887 hydroxy group Chemical group [H]O* 0.000 description 5
- 239000003094 microcapsule Substances 0.000 description 5
- 229960001730 nitrous oxide Drugs 0.000 description 5
- 235000013842 nitrous oxide Nutrition 0.000 description 5
- 239000000123 paper Substances 0.000 description 5
- 230000003071 parasitic effect Effects 0.000 description 5
- 238000005192 partition Methods 0.000 description 5
- 238000002294 plasma sputter deposition Methods 0.000 description 5
- 238000009832 plasma treatment Methods 0.000 description 5
- 229920001721 polyimide Polymers 0.000 description 5
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 5
- YVTHLONGBIQYBO-UHFFFAOYSA-N zinc indium(3+) oxygen(2-) Chemical compound [O--].[Zn++].[In+3] YVTHLONGBIQYBO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L Calcium carbonate Chemical compound [Ca+2].[O-]C([O-])=O VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 4
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 206010021143 Hypoxia Diseases 0.000 description 4
- 229910003902 SiCl 4 Inorganic materials 0.000 description 4
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000008859 change Effects 0.000 description 4
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 4
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 4
- 239000003086 colorant Substances 0.000 description 4
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 4
- 229920001940 conductive polymer Polymers 0.000 description 4
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 4
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 4
- 239000005262 ferroelectric liquid crystals (FLCs) Substances 0.000 description 4
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 4
- 238000010030 laminating Methods 0.000 description 4
- 238000001451 molecular beam epitaxy Methods 0.000 description 4
- QGLKJKCYBOYXKC-UHFFFAOYSA-N nonaoxidotritungsten Chemical compound O=[W]1(=O)O[W](=O)(=O)O[W](=O)(=O)O1 QGLKJKCYBOYXKC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 4
- 150000002894 organic compounds Chemical class 0.000 description 4
- 239000011368 organic material Substances 0.000 description 4
- 238000005498 polishing Methods 0.000 description 4
- 239000009719 polyimide resin Substances 0.000 description 4
- 125000006850 spacer group Chemical group 0.000 description 4
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 4
- OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N titanium oxide Inorganic materials [Ti]=O OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000002834 transmittance Methods 0.000 description 4
- 229910001930 tungsten oxide Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000001039 wet etching Methods 0.000 description 4
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N Acetic acid Chemical compound CC(O)=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N Silane Chemical compound [SiH4] BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910020994 Sn-Zn Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910009069 Sn—Zn Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000012790 adhesive layer Substances 0.000 description 3
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 3
- UMIVXZPTRXBADB-UHFFFAOYSA-N benzocyclobutene Chemical compound C1=CC=C2CCC2=C1 UMIVXZPTRXBADB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 3
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 3
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 3
- SLLGVCUQYRMELA-UHFFFAOYSA-N chlorosilicon Chemical compound Cl[Si] SLLGVCUQYRMELA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 3
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 description 3
- 238000010304 firing Methods 0.000 description 3
- APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N indium atom Chemical compound [In] APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 3
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 3
- 238000012905 input function Methods 0.000 description 3
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 3
- 238000004518 low pressure chemical vapour deposition Methods 0.000 description 3
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 3
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 3
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 3
- 125000004430 oxygen atom Chemical group O* 0.000 description 3
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 3
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 3
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 3
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 description 3
- 229920002620 polyvinyl fluoride Polymers 0.000 description 3
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 description 3
- 229910000077 silane Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000005361 soda-lime glass Substances 0.000 description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 3
- 238000001947 vapour-phase growth Methods 0.000 description 3
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910018137 Al-Zn Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910018573 Al—Zn Inorganic materials 0.000 description 2
- PAYRUJLWNCNPSJ-UHFFFAOYSA-N Aniline Chemical compound NC1=CC=CC=C1 PAYRUJLWNCNPSJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N Chlorine atom Chemical compound [Cl] ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XPDWGBQVDMORPB-UHFFFAOYSA-N Fluoroform Chemical compound FC(F)F XPDWGBQVDMORPB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N Gallium Chemical compound [Ga] GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 206010052128 Glare Diseases 0.000 description 2
- 229910004129 HfSiO Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052779 Neodymium Inorganic materials 0.000 description 2
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N Phosphoric acid Chemical compound OP(O)(O)=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- KAESVJOAVNADME-UHFFFAOYSA-N Pyrrole Chemical compound C=1C=CNC=1 KAESVJOAVNADME-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910020923 Sn-O Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910006404 SnO 2 Inorganic materials 0.000 description 2
- YTPLMLYBLZKORZ-UHFFFAOYSA-N Thiophene Chemical compound C=1C=CSC=1 YTPLMLYBLZKORZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- NRTOMJZYCJJWKI-UHFFFAOYSA-N Titanium nitride Chemical compound [Ti]#N NRTOMJZYCJJWKI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000009471 action Effects 0.000 description 2
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 2
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 2
- 239000005407 aluminoborosilicate glass Substances 0.000 description 2
- GPBUGPUPKAGMDK-UHFFFAOYSA-N azanylidynemolybdenum Chemical compound [Mo]#N GPBUGPUPKAGMDK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 2
- 239000005380 borophosphosilicate glass Substances 0.000 description 2
- 239000005388 borosilicate glass Substances 0.000 description 2
- DQXBYHZEEUGOBF-UHFFFAOYSA-N but-3-enoic acid;ethene Chemical compound C=C.OC(=O)CC=C DQXBYHZEEUGOBF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910000019 calcium carbonate Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 2
- 229910052801 chlorine Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000003098 cholesteric effect Effects 0.000 description 2
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 2
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 2
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 2
- 238000013461 design Methods 0.000 description 2
- KPUWHANPEXNPJT-UHFFFAOYSA-N disiloxane Chemical class [SiH3]O[SiH3] KPUWHANPEXNPJT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000009977 dual effect Effects 0.000 description 2
- 239000005038 ethylene vinyl acetate Substances 0.000 description 2
- 230000005281 excited state Effects 0.000 description 2
- 239000011152 fibreglass Substances 0.000 description 2
- 125000004435 hydrogen atom Chemical group [H]* 0.000 description 2
- 238000007654 immersion Methods 0.000 description 2
- 238000001307 laser spectroscopy Methods 0.000 description 2
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 2
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 2
- 230000005012 migration Effects 0.000 description 2
- 238000013508 migration Methods 0.000 description 2
- QEFYFXOXNSNQGX-UHFFFAOYSA-N neodymium atom Chemical compound [Nd] QEFYFXOXNSNQGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052754 neon Inorganic materials 0.000 description 2
- GKAOGPIIYCISHV-UHFFFAOYSA-N neon atom Chemical compound [Ne] GKAOGPIIYCISHV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000010955 niobium Substances 0.000 description 2
- 238000007645 offset printing Methods 0.000 description 2
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 2
- 239000012466 permeate Substances 0.000 description 2
- 238000001020 plasma etching Methods 0.000 description 2
- 238000007517 polishing process Methods 0.000 description 2
- 229920001200 poly(ethylene-vinyl acetate) Polymers 0.000 description 2
- 229920002037 poly(vinyl butyral) polymer Polymers 0.000 description 2
- 229920006122 polyamide resin Polymers 0.000 description 2
- 229920006267 polyester film Polymers 0.000 description 2
- 229920000915 polyvinyl chloride Polymers 0.000 description 2
- 239000004800 polyvinyl chloride Substances 0.000 description 2
- 238000010248 power generation Methods 0.000 description 2
- 238000007639 printing Methods 0.000 description 2
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 2
- 230000006798 recombination Effects 0.000 description 2
- 238000005215 recombination Methods 0.000 description 2
- 238000005001 rutherford backscattering spectroscopy Methods 0.000 description 2
- 238000007650 screen-printing Methods 0.000 description 2
- 238000001004 secondary ion mass spectrometry Methods 0.000 description 2
- 229910000029 sodium carbonate Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 2
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 2
- 239000012798 spherical particle Substances 0.000 description 2
- 238000004528 spin coating Methods 0.000 description 2
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 2
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 2
- JBQYATWDVHIOAR-UHFFFAOYSA-N tellanylidenegermanium Chemical compound [Te]=[Ge] JBQYATWDVHIOAR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 2
- VZGDMQKNWNREIO-UHFFFAOYSA-N tetrachloromethane Chemical compound ClC(Cl)(Cl)Cl VZGDMQKNWNREIO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N tin dioxide Chemical compound O=[Sn]=O XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910001887 tin oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 2
- UWCWUCKPEYNDNV-LBPRGKRZSA-N 2,6-dimethyl-n-[[(2s)-pyrrolidin-2-yl]methyl]aniline Chemical compound CC1=CC=CC(C)=C1NC[C@H]1NCCC1 UWCWUCKPEYNDNV-LBPRGKRZSA-N 0.000 description 1
- VXEGSRKPIUDPQT-UHFFFAOYSA-N 4-[4-(4-methoxyphenyl)piperazin-1-yl]aniline Chemical compound C1=CC(OC)=CC=C1N1CCN(C=2C=CC(N)=CC=2)CC1 VXEGSRKPIUDPQT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910018120 Al-Ga-Zn Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052684 Cerium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004986 Cholesteric liquid crystals (ChLC) Substances 0.000 description 1
- 229910052692 Dysprosium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052691 Erbium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052693 Europium Inorganic materials 0.000 description 1
- PXGOKWXKJXAPGV-UHFFFAOYSA-N Fluorine Chemical compound FF PXGOKWXKJXAPGV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052688 Gadolinium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000005264 High molar mass liquid crystal Substances 0.000 description 1
- 229910052689 Holmium Inorganic materials 0.000 description 1
- 108010083687 Ion Pumps Proteins 0.000 description 1
- HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N Lithium ion Chemical compound [Li+] HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052765 Lutetium Inorganic materials 0.000 description 1
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004983 Polymer Dispersed Liquid Crystal Substances 0.000 description 1
- 229910052777 Praseodymium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910018503 SF6 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052772 Samarium Inorganic materials 0.000 description 1
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004990 Smectic liquid crystal Substances 0.000 description 1
- 229910020833 Sn-Al-Zn Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910020868 Sn-Ga-Zn Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052771 Terbium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004974 Thermotropic liquid crystal Substances 0.000 description 1
- 229910052775 Thulium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052769 Ytterbium Inorganic materials 0.000 description 1
- GDFCWFBWQUEQIJ-UHFFFAOYSA-N [B].[P] Chemical compound [B].[P] GDFCWFBWQUEQIJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 1
- NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N acrylic acid group Chemical group C(C=C)(=O)O NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000147 aluminium phosphate Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 1
- 150000001721 carbon Chemical group 0.000 description 1
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 1
- GWXLDORMOJMVQZ-UHFFFAOYSA-N cerium Chemical compound [Ce] GWXLDORMOJMVQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 description 1
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004040 coloring Methods 0.000 description 1
- 229920001577 copolymer Polymers 0.000 description 1
- 238000007872 degassing Methods 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 239000002019 doping agent Substances 0.000 description 1
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 1
- KBQHZAAAGSGFKK-UHFFFAOYSA-N dysprosium atom Chemical compound [Dy] KBQHZAAAGSGFKK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UYAHIZSMUZPPFV-UHFFFAOYSA-N erbium Chemical compound [Er] UYAHIZSMUZPPFV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OGPBJKLSAFTDLK-UHFFFAOYSA-N europium atom Chemical compound [Eu] OGPBJKLSAFTDLK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000007717 exclusion Effects 0.000 description 1
- 239000004744 fabric Substances 0.000 description 1
- 230000005669 field effect Effects 0.000 description 1
- 238000007667 floating Methods 0.000 description 1
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 description 1
- 239000011888 foil Substances 0.000 description 1
- UIWYJDYFSGRHKR-UHFFFAOYSA-N gadolinium atom Chemical compound [Gd] UIWYJDYFSGRHKR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000004313 glare Effects 0.000 description 1
- 229910021389 graphene Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000005283 ground state Effects 0.000 description 1
- 229910052736 halogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002367 halogens Chemical class 0.000 description 1
- LNEPOXFFQSENCJ-UHFFFAOYSA-N haloperidol Chemical compound C1CC(O)(C=2C=CC(Cl)=CC=2)CCN1CCCC(=O)C1=CC=C(F)C=C1 LNEPOXFFQSENCJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KJZYNXUDTRRSPN-UHFFFAOYSA-N holmium atom Chemical compound [Ho] KJZYNXUDTRRSPN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000004678 hydrides Chemical class 0.000 description 1
- BHEPBYXIRTUNPN-UHFFFAOYSA-N hydridophosphorus(.) (triplet) Chemical compound [PH] BHEPBYXIRTUNPN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 1
- 238000010348 incorporation Methods 0.000 description 1
- 150000002484 inorganic compounds Chemical class 0.000 description 1
- 229910010272 inorganic material Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052747 lanthanoid Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002602 lanthanoids Chemical class 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 229910001416 lithium ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- OHSVLFRHMCKCQY-UHFFFAOYSA-N lutetium atom Chemical compound [Lu] OHSVLFRHMCKCQY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000696 magnetic material Substances 0.000 description 1
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N mercury Chemical compound [Hg] QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052753 mercury Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001507 metal halide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000005309 metal halides Chemical class 0.000 description 1
- 229910021645 metal ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 239000000178 monomer Substances 0.000 description 1
- QKCGXXHCELUCKW-UHFFFAOYSA-N n-[4-[4-(dinaphthalen-2-ylamino)phenyl]phenyl]-n-naphthalen-2-ylnaphthalen-2-amine Chemical compound C1=CC=CC2=CC(N(C=3C=CC(=CC=3)C=3C=CC(=CC=3)N(C=3C=C4C=CC=CC4=CC=3)C=3C=C4C=CC=CC4=CC=3)C3=CC4=CC=CC=C4C=C3)=CC=C21 QKCGXXHCELUCKW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RUFLMLWJRZAWLJ-UHFFFAOYSA-N nickel silicide Chemical compound [Ni]=[Si]=[Ni] RUFLMLWJRZAWLJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910021334 nickel silicide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 description 1
- GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N niobium atom Chemical compound [Nb] GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 description 1
- QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N nitrogen group Chemical group [N] QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000012788 optical film Substances 0.000 description 1
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 description 1
- 239000000049 pigment Substances 0.000 description 1
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920000767 polyaniline Polymers 0.000 description 1
- 229910021420 polycrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 239000003505 polymerization initiator Substances 0.000 description 1
- 229920000128 polypyrrole Polymers 0.000 description 1
- 229920000123 polythiophene Polymers 0.000 description 1
- PUDIUYLPXJFUGB-UHFFFAOYSA-N praseodymium atom Chemical compound [Pr] PUDIUYLPXJFUGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000000750 progressive effect Effects 0.000 description 1
- 238000002310 reflectometry Methods 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 238000004439 roughness measurement Methods 0.000 description 1
- KZUNJOHGWZRPMI-UHFFFAOYSA-N samarium atom Chemical compound [Sm] KZUNJOHGWZRPMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052706 scandium Inorganic materials 0.000 description 1
- SIXSYDAISGFNSX-UHFFFAOYSA-N scandium atom Chemical compound [Sc] SIXSYDAISGFNSX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000565 sealant Substances 0.000 description 1
- 229910021332 silicide Inorganic materials 0.000 description 1
- FVBUAEGBCNSCDD-UHFFFAOYSA-N silicide(4-) Chemical compound [Si-4] FVBUAEGBCNSCDD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- LIVNPJMFVYWSIS-UHFFFAOYSA-N silicon monoxide Chemical compound [Si-]#[O+] LIVNPJMFVYWSIS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000005049 silicon tetrachloride Substances 0.000 description 1
- 229920002050 silicone resin Polymers 0.000 description 1
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 1
- 238000009751 slip forming Methods 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 1
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
- SFZCNBIFKDRMGX-UHFFFAOYSA-N sulfur hexafluoride Chemical compound FS(F)(F)(F)(F)F SFZCNBIFKDRMGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229960000909 sulfur hexafluoride Drugs 0.000 description 1
- 230000003746 surface roughness Effects 0.000 description 1
- GZCRRIHWUXGPOV-UHFFFAOYSA-N terbium atom Chemical compound [Tb] GZCRRIHWUXGPOV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- TXEYQDLBPFQVAA-UHFFFAOYSA-N tetrafluoromethane Chemical compound FC(F)(F)F TXEYQDLBPFQVAA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920001187 thermosetting polymer Polymers 0.000 description 1
- 229930192474 thiophene Natural products 0.000 description 1
- FRNOGLGSGLTDKL-UHFFFAOYSA-N thulium atom Chemical compound [Tm] FRNOGLGSGLTDKL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000003608 titanium Chemical class 0.000 description 1
- FAQYAMRNWDIXMY-UHFFFAOYSA-N trichloroborane Chemical compound ClB(Cl)Cl FAQYAMRNWDIXMY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 description 1
- LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N vanadium atom Chemical compound [V] LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000007740 vapor deposition Methods 0.000 description 1
- 229910052724 xenon Inorganic materials 0.000 description 1
- FHNFHKCVQCLJFQ-UHFFFAOYSA-N xenon atom Chemical compound [Xe] FHNFHKCVQCLJFQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NAWDYIZEMPQZHO-UHFFFAOYSA-N ytterbium Chemical compound [Yb] NAWDYIZEMPQZHO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000014692 zinc oxide Nutrition 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/68—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
- H01L29/76—Unipolar devices, e.g. field effect transistors
- H01L29/772—Field effect transistors
- H01L29/78—Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate
- H01L29/786—Thin film transistors, i.e. transistors with a channel being at least partly a thin film
- H01L29/7869—Thin film transistors, i.e. transistors with a channel being at least partly a thin film having a semiconductor body comprising an oxide semiconductor material, e.g. zinc oxide, copper aluminium oxide, cadmium stannate
- H01L29/78693—Thin film transistors, i.e. transistors with a channel being at least partly a thin film having a semiconductor body comprising an oxide semiconductor material, e.g. zinc oxide, copper aluminium oxide, cadmium stannate the semiconducting oxide being amorphous
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/40—Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/43—Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by the materials of which they are formed
- H01L29/49—Metal-insulator-semiconductor electrodes, e.g. gates of MOSFET
- H01L29/4908—Metal-insulator-semiconductor electrodes, e.g. gates of MOSFET for thin film semiconductor, e.g. gate of TFT
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/40—Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/43—Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by the materials of which they are formed
- H01L29/49—Metal-insulator-semiconductor electrodes, e.g. gates of MOSFET
- H01L29/51—Insulating materials associated therewith
- H01L29/511—Insulating materials associated therewith with a compositional variation, e.g. multilayer structures
- H01L29/513—Insulating materials associated therewith with a compositional variation, e.g. multilayer structures the variation being perpendicular to the channel plane
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/40—Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/43—Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by the materials of which they are formed
- H01L29/49—Metal-insulator-semiconductor electrodes, e.g. gates of MOSFET
- H01L29/51—Insulating materials associated therewith
- H01L29/517—Insulating materials associated therewith the insulating material comprising a metallic compound, e.g. metal oxide, metal silicate
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66007—Multistep manufacturing processes
- H01L29/66075—Multistep manufacturing processes of devices having semiconductor bodies comprising group 14 or group 13/15 materials
- H01L29/66227—Multistep manufacturing processes of devices having semiconductor bodies comprising group 14 or group 13/15 materials the devices being controllable only by the electric current supplied or the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched, e.g. three-terminal devices
- H01L29/66409—Unipolar field-effect transistors
- H01L29/66477—Unipolar field-effect transistors with an insulated gate, i.e. MISFET
- H01L29/66742—Thin film unipolar transistors
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66007—Multistep manufacturing processes
- H01L29/66969—Multistep manufacturing processes of devices having semiconductor bodies not comprising group 14 or group 13/15 materials
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/68—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
- H01L29/76—Unipolar devices, e.g. field effect transistors
- H01L29/772—Field effect transistors
- H01L29/78—Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate
- H01L29/786—Thin film transistors, i.e. transistors with a channel being at least partly a thin film
- H01L29/78603—Thin film transistors, i.e. transistors with a channel being at least partly a thin film characterised by the insulating substrate or support
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/68—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
- H01L29/76—Unipolar devices, e.g. field effect transistors
- H01L29/772—Field effect transistors
- H01L29/78—Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate
- H01L29/786—Thin film transistors, i.e. transistors with a channel being at least partly a thin film
- H01L29/7869—Thin film transistors, i.e. transistors with a channel being at least partly a thin film having a semiconductor body comprising an oxide semiconductor material, e.g. zinc oxide, copper aluminium oxide, cadmium stannate
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Thin Film Transistor (AREA)
- Liquid Crystal (AREA)
- Devices For Indicating Variable Information By Combining Individual Elements (AREA)
- Electroluminescent Light Sources (AREA)
- Electrodes Of Semiconductors (AREA)
- Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
Abstract
Description
본 발명은 반도체 장치 및 반도체 장치의 제작 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a semiconductor device and a method of manufacturing a semiconductor device.
또한, 본 명세서에 있어서 반도체 장치란, 반도체 특성을 이용함으로써 기능할 수 있는 장치 전반을 가리키며, 전기 광학 장치, 반도체 회로, 및 전자 기기는 모두 반도체 장치이다.In this specification, a semiconductor device refers to the entire device that can function by utilizing semiconductor characteristics, and the electro-optical device, the semiconductor circuit, and the electronic device are all semiconductor devices.
절연 표면을 갖는 기판 위에 형성된 반도체 박막을 사용하여 트랜지스터(박막 트랜지스터(TFT)라고도 함)를 구성하는 기술이 주목을 받고 있다. 상기 트랜지스터는 집적 회로(IC)나 화상 표시 장치(표시 장치)와 같은 전자 디바이스에 널리 응용되고 있다. 트랜지스터에 적용할 수 있는 반도체 박막으로서 실리콘계 반도체 재료가 널리 알려져 있지만, 그 외의 재료로서 산화물 반도체가 주목을 받고 있다.A technique for constructing a transistor (also referred to as a thin film transistor (TFT)) using a semiconductor thin film formed on a substrate having an insulating surface has attracted attention. The transistor is widely applied to electronic devices such as an integrated circuit (IC) and an image display device (display device). Although silicon-based semiconductor materials are widely known as semiconductor thin films that can be applied to transistors, oxide semiconductors have attracted attention as other materials.
또한, 표시 장치에서는 투광성을 갖는 부재로서 유리 기판이 적합하게 사용된다.In the display device, a glass substrate is suitably used as the light transmitting member.
예를 들어, 특허문헌 1에는 유리 기판 위에 인듐(In), 갈륨(Ga), 및 아연(Zn)을 함유한 비정질 산화물(In-Ga-Zn-O계 비정질 산화물)로 이루어진 반도체층을 사용한 트랜지스터가 기재되어 있다.For example,
그런데, 산화물 반도체를 사용한 트랜지스터를 갖는 반도체 장치를 제품화하기 위해서는 고신뢰성화를 달성하는 것이 중요하다.By the way, in order to commercialize the semiconductor device which has a transistor using an oxide semiconductor, it is important to achieve high reliability.
특히 반도체 장치의 전기 특성의 변동이나 저하는 신뢰성의 저하를 초래하는 요인이다.In particular, fluctuations or deterioration in electrical characteristics of semiconductor devices cause deterioration of reliability.
이러한 문제를 감안하여, 산화물 반도체를 사용한 트랜지스터를 갖는 신뢰성이 높은 반도체 장치를 제공하는 것을 과제 중 하나로 한다.In view of these problems, it is one of the problems to provide a highly reliable semiconductor device having a transistor using an oxide semiconductor.
유리 기판 위에 제공된 하부 게이트(bottom-gate) 구조의 스태거형(staggered) 트랜지스터를 갖는 반도체 장치에 있어서, 게이트 전극층과 산화물 반도체막 사이에 적어도 제 1 게이트 절연막과 제 2 게이트 절연막을 제공한다. 게이트 전극층 측에 제공되는 제 1 게이트 절연막의 조성과, 산화물 반도체막 측에 제공되는 제 2 게이트 절연막의 조성은 상이하게 한다. 또한, 제 1 게이트 절연막과 제 2 게이트 절연막 사이의 계면에 있어서, 유리 기판에 함유되는 제 1 금속 원소의 농도를 5×1018atoms/cm3 이하(바람직하게는 1×1018atoms/cm3 이하)로 한다.A semiconductor device having a staggered transistor of a bottom-gate structure provided on a glass substrate, wherein at least a first gate insulating film and a second gate insulating film are provided between the gate electrode layer and the oxide semiconductor film. The composition of the first gate insulating film provided on the gate electrode layer side and the composition of the second gate insulating film provided on the oxide semiconductor film side are different. Further, at the interface between the first gate insulating film and the second gate insulating film, the concentration of the first metal element contained in the glass substrate is 5 × 10 18 atoms / cm 3 or less (preferably 1 × 10 18 atoms / cm 3). Or less).
제 1 게이트 절연막에는 박막의 질화물 절연막을 사용할 수 있다. 예를 들어, 질화 실리콘막, 질화산화 실리콘막 등을 들 수 있다. 제 1 게이트 절연막은 단층 구조이든 적층 구조이든 어느 쪽이라도 좋다. 제 1 게이트 절연막의 막 두께는 얇게 할 수 있으며, 30nm 이상 50nm 이하로 할 수 있다.A thin film nitride insulating film can be used for the first gate insulating film. For example, a silicon nitride film, a silicon nitride oxide film, etc. are mentioned. The first gate insulating film may be either a single layer structure or a laminated structure. The film thickness of a 1st gate insulating film can be made thin, and can be 30 nm or more and 50 nm or less.
유리 기판과, 제 2 게이트 절연막 및 산화물 반도체막 사이에 제 1 게이트 절연막이 제공되어 있기 때문에, 유리 기판에 함유되는 제 1 금속 원소가 제 2 게이트 절연막 및 산화물 반도체막으로 확산되는 것을 방지할 수 있다.Since the first gate insulating film is provided between the glass substrate and the second gate insulating film and the oxide semiconductor film, it is possible to prevent the first metal element contained in the glass substrate from diffusing into the second gate insulating film and the oxide semiconductor film. .
유리 기판 위에 제공된 하부 게이트 구조의 스태거형 트랜지스터를 갖는 반도체 장치에 있어서, 유리 기판과 게이트 전극층 사이에 보호 절연막을 제공함으로써, 게이트 전극층과 게이트 절연막 사이의 계면에 있어서, 유리 기판에 함유되는 제 2 금속 원소의 농도를 5×1018atoms/cm3 이하(바람직하게는 1×1018atoms/cm3 이하)로 한다.A semiconductor device having a staggered transistor having a lower gate structure provided over a glass substrate, comprising: a second insulating film contained in the glass substrate at an interface between the gate electrode layer and the gate insulating film by providing a protective insulating film between the glass substrate and the gate electrode layer; The concentration of the metal element is 5 × 10 18 atoms / cm 3 or less (preferably 1 × 10 18 atoms / cm 3 or less).
보호 절연막에는 질화물 절연막을 사용할 수 있다. 예를 들어, 질화 실리콘막, 질화산화 실리콘막 등을 들 수 있다. 보호 절연막은 단층 구조이든 적층 구조이든 어느 쪽이라도 좋고, 예를 들어, 유리 기판 측으로부터 질화물 절연막 및 산화물 절연막을 이 순서로 적층하여도 좋다.A nitride insulating film can be used for the protective insulating film. For example, a silicon nitride film, a silicon nitride oxide film, etc. are mentioned. The protective insulating film may be either a single layer structure or a laminated structure. For example, the nitride insulating film and the oxide insulating film may be laminated in this order from the glass substrate side.
유리 기판과 트랜지스터 사이에 보호 절연막이 제공되어 있기 때문에, 유리 기판에 함유되는 제 2 금속 원소가 트랜지스터로 확산되는 것을 방지할 수 있다.Since a protective insulating film is provided between the glass substrate and the transistor, it is possible to prevent the second metal element contained in the glass substrate from diffusing into the transistor.
상기 '유리 기판에 함유되는 제 1 금속 원소'란 제 1 게이트 절연막 및 제 2 게이트 절연막을 구성하는 주된 원소 이외의 원소이며, 유리 기판으로부터 확산되는 원소를 가리킨다.Said "1st metal element contained in a glass substrate" is an element other than the main element which comprises a 1st gate insulating film and a 2nd gate insulating film, and refers to the element diffused from a glass substrate.
상기 '유리 기판에 함유되는 제 2 금속 원소'란 게이트 전극층 및 게이트 절연막을 구성하는 주된 원소 이외의 원소이며, 유리 기판으로부터 확산되는 원소를 가리킨다.The "second metal element contained in the glass substrate" is an element other than the main elements constituting the gate electrode layer and the gate insulating film, and refers to an element diffused from the glass substrate.
트랜지스터의 신뢰성(특성의 안정성)을 저하시키지 않기 위해서 저감해야 되는 제 1 금속 원소 및 제 2 금속 원소는 나트륨, 알루미늄, 마그네슘, 칼슘, 스트론튬, 바륨이며, 더 나아가서는 유리 기판에 함유되는 다른 원소인 실리콘이나 붕소도 같은 정도의 수준까지 저감하는 것이 바람직하다.The first metal element and the second metal element to be reduced in order not to lower the reliability (stability of the characteristic) of the transistor are sodium, aluminum, magnesium, calcium, strontium, barium, and further other elements contained in the glass substrate. It is desirable to reduce silicon and boron to the same level.
트랜지스터의 전기 특성의 저하나 변동을 초래하는 요인이 되는, 유리 기판에 함유되는 제 1 금속 원소 또는 제 2 금속 원소의 확산을 방지할 수 있기 때문에, 트랜지스터에 안정된 전기 특성을 부여할 수 있다.Since the diffusion of the 1st metal element or the 2nd metal element contained in a glass substrate which become a factor which causes the fall or the fluctuation | variation of the electrical characteristics of a transistor can be prevented, stable electrical characteristics can be provided to a transistor.
따라서, 산화물 반도체막을 사용한 안정된 전기 특성을 갖는 트랜지스터를 포함한 신뢰성이 높은 반도체 장치를 제공할 수 있다.Accordingly, a highly reliable semiconductor device including a transistor having stable electrical characteristics using an oxide semiconductor film can be provided.
본 명세서에서 기재하는 발명의 구성의 일 형태는 유리 기판 위에 게이트 전극층과, 게이트 전극층 위에 제 1 게이트 절연막과, 제 1 게이트 절연막 위에 순차적으로 적층된, 제 1 게이트 절연막과 조성이 상이한 제 2 게이트 절연막, 산화물 반도체막, 및 소스 전극층 및 드레인 전극층을 가지며, 제 1 게이트 절연막과 제 2 게이트 절연막 사이의 계면에 있어서, 유리 기판에 함유되는 제 1 금속 원소의 농도는 5×1018atoms/cm3 이하인, 반도체 장치이다.One embodiment of the configuration of the invention described in the present specification is a second gate insulating film having a composition different from that of the first gate insulating film sequentially stacked on the glass substrate, the gate electrode layer, the first gate insulating film on the gate electrode layer, and the first gate insulating film. , An oxide semiconductor film, and a source electrode layer and a drain electrode layer, and at an interface between the first gate insulating film and the second gate insulating film, the concentration of the first metal element contained in the glass substrate is 5 × 10 18 atoms / cm 3 or less. , Semiconductor device.
본 명세서에서 기재하는 발명의 구성의 다른 일 형태는 유리 기판 위에 게이트 전극층과, 게이트 전극층 위에 제 1 게이트 절연막과, 제 1 게이트 절연막 위에 순차적으로 적층된, 제 1 게이트 절연막과 조성이 상이한 제 2 게이트 절연막, 산화물 반도체막, 게이트 전극층과 중첩된 산화물 반도체막에 접촉하는 절연층, 및 소스 전극층 및 드레인 전극층을 가지며, 제 1 게이트 절연막과 제 2 게이트 절연막 사이의 계면에 있어서, 유리 기판에 함유되는 제 1 금속 원소의 농도는 5×1018atoms/cm3 이하인, 반도체 장치이다.Another form of the structure of this invention described in this specification is the 2nd gate whose composition differs from a 1st gate insulating film sequentially laminated on the gate electrode layer on a glass substrate, a 1st gate insulating film on a gate electrode layer, and a 1st gate insulating film. An insulating layer, an oxide semiconductor film, an insulating layer in contact with the oxide semiconductor film superimposed with the gate electrode layer, and a source electrode layer and a drain electrode layer, each of which is contained in a glass substrate at an interface between the first gate insulating film and the second gate insulating film. The concentration of one metal element is a semiconductor device which is 5 × 10 18 atoms / cm 3 or less.
본 명세서에서 기재하는 발명의 구성의 일 형태는 유리 기판 위에 보호 절연막과, 보호 절연막 위에 게이트 전극층과, 게이트 전극층 위에 순차적으로 적층된, 게이트 절연막, 산화물 반도체막, 및 소스 전극층 및 드레인 전극층을 가지며, 게이트 전극층과 게이트 절연막 사이의 계면에 있어서, 유리 기판에 함유되는 제 2 금속 원소의 농도는 5×1018atoms/cm3 이하인, 반도체 장치이다.One embodiment of the configuration of the invention described in this specification includes a protective insulating film on a glass substrate, a gate electrode layer on the protective insulating film, a gate insulating film, an oxide semiconductor film, a source electrode layer, and a drain electrode layer sequentially stacked on the gate electrode layer, At the interface between the gate electrode layer and the gate insulating film, the concentration of the second metal element contained in the glass substrate is 5 × 10 18 atoms / cm 3 or less.
본 명세서에서 기재하는 발명의 구성의 다른 일 형태는 유리 기판 위에 보호 절연막과, 보호 절연막 위에 게이트 전극층과, 게이트 전극층 위에 순차적으로 적층된, 게이트 절연막, 산화물 반도체막, 게이트 전극층과 중첩된 산화물 반도체막에 접촉하는 절연층, 및 소스 전극층 및 드레인 전극층을 가지며, 게이트 전극층과 게이트 절연막 사이의 계면에 있어서, 유리 기판에 함유되는 제 2 금속 원소의 농도는 5×1018atoms/cm3 이하인, 반도체 장치이다.Another embodiment of the configuration of the present invention described in this specification is an oxide semiconductor film overlapping a gate insulating film, an oxide semiconductor film, and a gate electrode layer sequentially stacked on a protective substrate on a glass substrate, a gate electrode layer on the protective insulating film, and a gate electrode layer. And a source electrode layer and a drain electrode layer, the semiconductor device having a concentration of a second metal element contained in the glass substrate at 5 × 10 18 atoms / cm 3 or less at an interface between the gate electrode layer and the gate insulating film. to be.
본 발명의 일 형태는 트랜지스터, 또는 트랜지스터를 포함하여 구성되는 회로를 갖는 반도체 장치에 관한 것이다. 예를 들어, 채널 형성 영역이 산화물 반도체로 형성되는 트랜지스터, 또는 상기 트랜지스터를 포함하여 구성되는 회로를 갖는 반도체 장치에 관한 것이다. 예를 들어, LSI나, CPU나, 전원 회로에 탑재되는 파워 디바이스나, 메모리, 사이리스터(thyristor), 컨버터, 이미지 센서 등을 포함한 반도체 집적 회로나, 액정 표시 패널로 대표되는 전기 광학 장치나, 발광 소자를 갖는 발광 표시 장치를 부품으로서 탑재한 전자 기기에 관한 것이다.One embodiment of the present invention relates to a semiconductor device having a transistor or a circuit including the transistor. For example, the present invention relates to a transistor in which a channel formation region is formed of an oxide semiconductor, or a semiconductor device having a circuit including the transistor. For example, an LSI, a CPU, a power device mounted in a power supply circuit, a semiconductor integrated circuit including a memory, a thyristor, a converter, an image sensor, or the like, an electro-optical device represented by a liquid crystal display panel, or light emission The present invention relates to an electronic apparatus equipped with a light emitting display device having elements.
산화물 반도체를 사용한 트랜지스터를 갖는 신뢰성이 높은 반도체 장치를 제공한다.A highly reliable semiconductor device having a transistor using an oxide semiconductor is provided.
도 1a는 반도체 장치의 일 형태를 설명하기 위한 평면도이고, 도 1b는 반도체 장치의 일 형태를 설명하기 위한 단면도.
도 2a 내지 도 2e는 반도체 장치의 제작 방법의 일 형태를 설명하기 위한 단면도.
도 3a는 반도체 장치의 일 형태를 설명하기 위한 평면도이고, 도 3b는 반도체 장치의 일 형태를 설명하기 위한 단면도.
도 4a는 반도체 장치의 일 형태를 설명하기 위한 평면도이고, 도 4b는 반도체 장치의 일 형태를 설명하기 위한 단면도.
도 5a 내지 도 5c는 반도체 장치의 일 형태를 설명하기 위한 평면도.
도 6a는 반도체 장치의 일 형태를 설명하기 위한 평면도이고, 도 6b는 반도체 장치의 일 형태를 설명하기 위한 단면도.
도 7a 및 도 7b는 반도체 장치의 일 형태를 도시한 단면도.
도 8a는 반도체 장치의 일 형태를 도시한 회로도이고, 도 8b는 반도체 장치의 일 형태를 도시한 단면도.
도 9a 내지 도 9c는 전자 기기를 도시한 도면.
도 10a 내지 도 10c는 전자 기기를 도시한 도면.
도 11a는 반도체 장치의 일 형태를 설명하기 위한 평면도이고, 도 11b는 반도체 장치의 일 형태를 설명하기 위한 단면도.
도 12a 내지 도 12e는 반도체 장치의 제작 방법의 일 형태를 설명하기 위한 단면도.
도 13a는 반도체 장치의 일 형태를 설명하기 위한 평면도이고, 도 13b는 반도체 장치의 일 형태를 설명하기 위한 단면도.
도 14a는 반도체 장치의 일 형태를 설명하기 위한 평면도이고, 도 14b는 반도체 장치의 일 형태를 설명하기 위한 단면도.
도 15a는 반도체 장치의 일 형태를 설명하기 위한 평면도이고, 도 15b는 반도체 장치의 일 형태를 설명하기 위한 단면도.
도 16a 및 도 16b는 반도체 장치의 일 형태를 도시한 단면도.
도 17a는 반도체 장치의 일 형태를 도시한 회로도이고, 도 17b는 반도체 장치의 일 형태를 도시한 단면도.1A is a plan view illustrating one embodiment of a semiconductor device, and FIG. 1B is a cross-sectional view illustrating one embodiment of a semiconductor device.
2A to 2E are cross-sectional views illustrating one embodiment of a method of manufacturing a semiconductor device.
3A is a plan view illustrating one embodiment of a semiconductor device, and FIG. 3B is a cross-sectional view illustrating one embodiment of a semiconductor device.
4A is a plan view illustrating one embodiment of a semiconductor device, and FIG. 4B is a cross-sectional view illustrating one embodiment of a semiconductor device.
5A to 5C are plan views illustrating one embodiment of a semiconductor device.
6A is a plan view illustrating one embodiment of a semiconductor device, and FIG. 6B is a cross-sectional view illustrating one embodiment of a semiconductor device.
7A and 7B are cross-sectional views showing one embodiment of a semiconductor device.
8A is a circuit diagram illustrating one embodiment of a semiconductor device, and FIG. 8B is a cross-sectional view illustrating one embodiment of a semiconductor device.
9A-9C illustrate electronic devices.
10A to 10C illustrate electronic devices.
11A is a plan view illustrating one embodiment of a semiconductor device, and FIG. 11B is a cross-sectional view illustrating one embodiment of a semiconductor device.
12A to 12E are cross-sectional views illustrating one embodiment of a method of manufacturing a semiconductor device.
13A is a plan view illustrating one embodiment of a semiconductor device, and FIG. 13B is a cross-sectional view illustrating one embodiment of a semiconductor device.
14A is a plan view illustrating one embodiment of a semiconductor device, and FIG. 14B is a cross-sectional view illustrating one embodiment of a semiconductor device.
15A is a plan view illustrating one embodiment of a semiconductor device, and FIG. 15B is a cross-sectional view illustrating one embodiment of a semiconductor device.
16A and 16B are sectional views showing one embodiment of a semiconductor device.
17A is a circuit diagram illustrating one embodiment of a semiconductor device, and FIG. 17B is a cross-sectional view illustrating one embodiment of a semiconductor device.
이하에서는 본 명세서에 제시되는 발명의 실시형태에 대해서 도면을 사용하여 상세하게 설명한다. 다만, 본 명세서에 제시되는 발명은 이하의 설명에 한정되지 않고, 그 형태 및 상세한 사항을 다양하게 변경할 수 있는 것은 당업자이면 용이하게 이해할 수 있다. 또한, 본 명세서에 제시되는 발명은 이하에 기재되는 실시형태의 내용에 한정되어 해석되는 것이 아니다. 또한, '제 1', '제 2'로 붙이는 서수사는 편의상 사용한 것이며, 공정 순서 또는 적층 순서를 나타내는 것이 아니다. 또한, 본 명세서에 있어서 발명을 특정하기 위한 사항으로서 고유의 명칭을 나타내는 것이 아니다.EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, embodiment of this invention shown in this specification is described in detail using drawing. However, the invention presented in this specification is not limited to the following description, and it can be easily understood by those skilled in the art that various changes in form and details thereof can be made. In addition, invention presented in this specification is limited to the content of embodiment described below, and is not interpreted. In addition, the ordinal numbers attached by "1st" and "2nd" are used for convenience, and do not represent a process order or lamination order. In addition, in this specification, as a matter for specifying invention, the original name is not shown.
(실시형태 1)(Embodiment 1)
본 실시형태에서는 반도체 장치 및 반도체 장치의 제작 방법의 일 형태를 도 1a 및 도 1b를 사용하여 설명한다. 본 실시형태에서는 반도체 장치의 일례로서 산화물 반도체막을 갖는 트랜지스터를 제시한다.In this embodiment, one embodiment of the semiconductor device and the manufacturing method of the semiconductor device will be described with reference to FIGS. 1A and 1B. In this embodiment, a transistor having an oxide semiconductor film is presented as an example of a semiconductor device.
트랜지스터는 하나의 채널 형성 영역이 형성되는 싱글 게이트 구조, 2개의 채널 형성 영역이 형성되는 더블 게이트 구조, 또는 3개의 채널 형성 영역이 형성되는 트리플 게이트 구조 중 어느 것이나 좋다. 또한, 채널 형성 영역의 상하에 게이트 절연막을 개재(介在)하여 배치된 2개의 게이트 전극층을 갖는 듀얼 게이트형이어도 좋다.The transistor may be either a single gate structure in which one channel formation region is formed, a double gate structure in which two channel formation regions are formed, or a triple gate structure in which three channel formation regions are formed. Alternatively, a dual gate type may be provided having two gate electrode layers disposed above and below the channel formation region with a gate insulating film interposed therebetween.
도 1a 및 도 1b에 도시된 트랜지스터(440)는 하부 게이트 구조의 한가지이며 역스태거형(inverted-staggered) 트랜지스터라고도 하는 트랜지스터의 일례이다. 도 1a는 평면도이고, 도 1a에 도시된 일점 쇄선 V-Z에서 절단한 부분의 단면이 도 1b에 상당한다.The
트랜지스터(440)의 채널 길이 방향의 단면도인 도 1b에 도시된 바와 같이, 트랜지스터(440)를 포함한 반도체 장치는 유리 기판(400) 위에 게이트 전극층(401)과, 게이트 전극층(401)을 덮도록 제 1 게이트 절연막(436)이 제공되고, 제 1 게이트 절연막(436) 위에 제 2 게이트 절연막(402), 산화물 반도체막(403), 소스 전극층(405a), 및 드레인 전극층(405b)을 갖는다. 또한, 트랜지스터(440)를 덮는 절연막(407)이 제공되어 있다.As shown in FIG. 1B, which is a cross-sectional view of the
게이트 전극층(401)과 산화물 반도체막(403) 사이에 적어도 제 1 게이트 절연막(436)과 제 2 게이트 절연막(402)을 제공한다. 게이트 전극층(401) 측에 제공되는 제 1 게이트 절연막(436)의 조성과, 산화물 반도체막(403) 측에 제공되는 제 2 게이트 절연막(402)의 조성은 상이하게 한다. 또한, 제 1 게이트 절연막(436)과 제 2 게이트 절연막(402) 사이의 계면에 있어서, 유리 기판(400)에 함유되는 제 1 금속 원소의 농도를 5×1018atoms/cm3 이하(바람직하게는 1×1018atoms/cm3 이하)로 한다. 상기 '유리 기판(400)에 함유되는 제 1 금속 원소'란 제 1 게이트 절연막(436) 및 제 2 게이트 절연막(402)을 구성하는 주된 원소 이외의 원소이며, 유리 기판(400)으로부터 확산되는 원소를 가리킨다.At least a first
상기 유리 기판(400)에 함유되는 제 1 금속 원소의 농도는 이차 이온 질량 분석법(SIMS: Secondary Ion Mass Spectrometry)을 이용하여 측정된다.The concentration of the first metal element contained in the
제 1 게이트 절연막(436)에는 박막의 질화물 절연막을 사용할 수 있다. 예를 들어, 질화 실리콘막, 질화산화 실리콘막 등을 들 수 있다. 제 1 게이트 절연막(436)의 막 두께는 얇게 할 수 있으며, 30nm 이상 50nm 이하로 할 수 있다. 제 1 게이트 절연막(436)은 단층 구조이든 적층 구조이든 어느 쪽이라도 좋다.A thin film nitride insulating film may be used for the first
또한, 유리 기판(400)으로부터 불순물이 확산되는 것을 방지하기 위한 제 1 게이트 절연막(436)으로서, 티타늄(Ti), 몰리브덴(Mo), 텅스텐(W), 하프늄(Hf), 탄탈(Ta), 란탄(La), 지르코늄(Zr), 니켈(Ni), 마그네슘(Mg), 바륨(Ba), 및 알루미늄(Al) 중에서 선택되는 임의의 1 종류 이상의 금속 원소를 함유한 금속 산화물 절연막(예를 들어, 산화 알루미늄막, 산화질화 알루미늄막, 산화 하프늄막, 산화 마그네슘막, 산화 지르코늄막, 산화 란탄막, 산화 바륨막), 또는 상술한 금속 원소를 성분으로 하는 금속 질화물 절연막(질화 알루미늄막, 질화산화 알루미늄막)을 사용할 수 있다. 또한, 제 1 게이트 절연막(436)에는 산화 갈륨막, In-Zr-Zn계 산화물막, In-Fe-Zn계 산화물막, In-Ce-Zn계 산화물막 등도 사용할 수 있다.In addition, as the first
유리 기판(400)에 함유되는 제 1 금속 원소로서는 다음과 같은 원소를 예로 들 수 있다. 예를 들어, 유리 기판(400)이 소다 석회 유리(soda-lime glass)인 경우에는 소다 석회 유리의 성분이 산화 실리콘(SiO2), 탄산 나트륨(Na2CO3), 탄산 칼슘(CaCO3)이기 때문에, 금속 원소로서 나트륨이나 칼슘 등의 원소가 대상이 된다. 또한, 유리 기판(400)이 액정 디스플레이 등의 표시 패널에서 사용되는, 소위 무(無)알칼리 유리(소다가 사용되지 않은 유리)라고 불리는 부류의 것이라면, 그 성분은 SiO2, Al2O3, B2O3, RO(R은 가수(價數)가 2의 금속 원소이며, 마그네슘, 칼슘, 스트론튬, 바륨)이며, 금속 원소로서는 알루미늄, 마그네슘, 칼슘, 스트론튬, 바륨이 대상 원소가 된다.Examples of the first metal element contained in the
어쨌든 트랜지스터의 신뢰성(특성의 안정성)을 저하시키지 않기 위해서 저감해야 되는 금속 원소는 나트륨, 알루미늄, 마그네슘, 칼슘, 스트론튬, 바륨이며, 더 나아가서는 유리 기판에 함유되는 다른 원소인 실리콘이나 붕소도 같은 정도의 수준까지 저감시키는 것이 바람직하다.In any case, the metal elements to be reduced in order not to lower the reliability (stability of the characteristics) of the transistors are sodium, aluminum, magnesium, calcium, strontium and barium, and even silicon and boron, which are other elements contained in the glass substrate, are the same. It is desirable to reduce the level to.
유리 기판(400)과, 제 2 게이트 절연막(402) 및 산화물 반도체막(403) 사이에 제 1 게이트 절연막(436)이 제공되어 있기 때문에, 유리 기판(400)에 함유되는 제 1 금속 원소가 제 2 게이트 절연막(402) 및 산화물 반도체막(403)으로 확산되는 것을 방지할 수 있다.Since the first
또한, 제 1 게이트 절연막(436)에 질화 실리콘막과 같이 치밀한 절연막을 제공하면, 유리 기판(400)에 함유되는 나트륨 등의 가동(可動) 이온이 트랜지스터(440)로 확산되는 것도 방지할 수 있다.In addition, by providing a dense insulating film such as a silicon nitride film in the first
트랜지스터(440)의 전기 특성의 저하나 변동을 초래하는 요인이 되는, 유리 기판(400)에 함유되는 제 1 금속 원소의 확산을 방지할 수 있기 때문에, 트랜지스터(440)에 안정된 전기 특성을 부여할 수 있다.Since the diffusion of the first metal element contained in the
이들 금속 원소가 게이트 전극층의 주변에 존재하면, 게이트 절연막 또는 게이트 전극층과 게이트 절연막의 계면에 결함이 생성되고, 거기에 전하가 트랩됨으로써, 트랜지스터의 전기적 특성 변동이 초래되는 것으로 생각된다. 예를 들어, 게이트 전극층 주변에 양의 전하가 트랩되면, 트랜지스터의 전기적 특성은 노멀리 온의 방향으로 변동되는 것이 우려된다. 또한, 나트륨과 같은 가동 이온이 게이트 절연막에 함유되면, 게이트 전극층에 양의 바이어스를 인가한 경우에 양의 가동 이온이 게이트 절연막과 산화물 반도체막의 계면으로 이동하게 되기 때문에, 트랜지스터의 전기적 특성은 노멀리 온의 방향으로 변동하는 원인이 된다. 따라서, 트랜지스터의 전기적 특성을 안정화시키기 위해서는 이러한 악영향을 미치는 것으로 생각되는 금속 원소가 유리 기판으로부터 게이트 절연막 측으로 침입하는 것을 방지하는 것이 유효하다.When these metal elements exist in the vicinity of the gate electrode layer, a defect is generated at the interface between the gate insulating film or the gate electrode layer and the gate insulating film, and the charge is trapped therein, which is considered to cause variation in the electrical characteristics of the transistor. For example, if a positive charge is trapped around the gate electrode layer, it is feared that the electrical characteristics of the transistor will change in the direction of normally on. In addition, when movable ions such as sodium are contained in the gate insulating film, the positive movable ions move to the interface between the gate insulating film and the oxide semiconductor film when a positive bias is applied to the gate electrode layer, so that the electrical characteristics of the transistor are normally It causes a fluctuation in the on direction. Therefore, in order to stabilize the electrical characteristics of the transistor, it is effective to prevent metal elements, which are thought to have such adverse effects, from invading from the glass substrate to the gate insulating film side.
따라서, 산화물 반도체막(403)을 사용한 안정된 전기 특성을 갖는 트랜지스터(440)를 포함한 신뢰성이 높은 반도체 장치를 제공할 수 있다.Therefore, a highly reliable semiconductor device including the
산화물 반도체막(403)에 사용하는 산화물 반도체는 적어도 인듐(In)을 포함한다. 특히 In과 아연(Zn)을 포함하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 산화물 반도체막을 사용한 트랜지스터의 전기 특성의 변동을 감소시키기 위한 스테빌라이저로서, In과 Zn에 추가하여 갈륨(Ga)을 갖는 것이 바람직하다. 또한, 스테빌라이저로서 주석(Sn)을 갖는 것이 바람직하다. 또한, 스테빌라이저로서 하프늄(Hf)을 갖는 것이 바람직하다. 또한, 스테빌라이저로서 알루미늄(Al)을 갖는 것이 바람직하다. 또한, 스테빌라이저로서 지르코늄(Zr)을 갖는 것이 바람직하다.The oxide semiconductor used for the
또한, 그 외의 스테빌라이저로서, 란타노이드인 란탄(La), 세륨(Ce), 프라세오디뮴(Pr), 네오디뮴(Nd), 사마륨(Sm), 유로퓸(Eu), 가돌리늄(Gd), 테르븀(Tb), 디스프로슘(Dy), 홀뮴(Ho), 에르븀(Er), 툴륨(Tm), 이테르븀(Yb), 루테튬(Lu) 중 임의의 1종류 또는 복수 종류를 가져도 좋다.In addition, as other stabilizers, lanthanides such as lanthanum (La), cerium (Ce), praseodymium (Pr), neodymium (Nd), samarium (Sm), europium (Eu), gadolinium (Gd) and terbium (Tb) Or any one or a plurality of dysprosium (Dy), holmium (Ho), erbium (Er), thulium (Tm), ytterbium (Yb), and lutetium (Lu).
예를 들어, 산화물 반도체로서 산화 인듐, 산화 주석, 산화 아연, 2원계 금속의 산화물인 In-Zn계 산화물, In-Mg계 산화물, In-Ga계 산화물, 3원계 금속의 산화물인 In-Ga-Zn계 산화물(IGZO라고도 표기함), In-Al-Zn계 산화물, In-Sn-Zn계 산화물, In-Hf-Zn계 산화물, In-La-Zn계 산화물, In-Ce-Zn계 산화물, In-Pr-Zn계 산화물, In-Nd-Zn계 산화물, In-Sm-Zn계 산화물, In-Eu-Zn계 산화물, In-Gd-Zn계 산화물, In-Tb-Zn계 산화물, In-Dy-Zn계 산화물, In-Ho-Zn계 산화물, In-Er-Zn계 산화물, In-Tm-Zn계 산화물, In-Yb-Zn계 산화물, In-Lu-Zn계 산화물, 4원계 금속의 산화물인 In-Sn-Ga-Zn계 산화물, In-Hf-Ga-Zn계 산화물, In-Al-Ga-Zn계 산화물, In-Sn-Al-Zn계 산화물, In-Sn-Hf-Zn계 산화물, In-Hf-Al-Zn계 산화물을 사용할 수 있다.For example, indium oxide, tin oxide, zinc oxide, In-Zn-based oxides, In-Mg-based oxides, In-Ga-based oxides, and In-Ga- oxides of ternary metals as oxide semiconductors. Zn oxide (also referred to as IGZO), In-Al-Zn oxide, In-Sn-Zn oxide, In-Hf-Zn oxide, In-La-Zn oxide, In-Ce-Zn oxide, In-Pr-Zn oxide, In-Nd-Zn oxide, In-Sm-Zn oxide, In-Eu-Zn oxide, In-Gd-Zn oxide, In-Tb-Zn oxide, In- Dy-Zn oxide, In-Ho-Zn oxide, In-Er-Zn oxide, In-Tm-Zn oxide, In-Yb-Zn oxide, In-Lu-Zn oxide, quaternary metal In-Sn-Ga-Zn oxides, In-Hf-Ga-Zn oxides, In-Al-Ga-Zn oxides, In-Sn-Al-Zn oxides, In-Sn-Hf-Zn oxides An oxide and an In-Hf-Al-Zn type oxide can be used.
또한, 여기서는 예를 들어, In-Ga-Zn계 산화물이란 In, Ga, 및 Zn을 주성분으로서 갖는 산화물을 의미하고, In, Ga, 및 Zn의 비율은 불문한다. 또한, In과 Ga와 Zn 이외의 금속 원소가 포함되어도 좋다.In addition, an In-Ga-Zn type oxide means the oxide which has In, Ga, and Zn as a main component here, for example, and the ratio of In, Ga, and Zn is irrespective. Moreover, metallic elements other than In, Ga, and Zn may be contained.
또한, 산화물 반도체로서, InMO3(ZnO)m(m>0, 또한 m은 정수가 아님)으로 표기되는 재료를 사용하여도 좋다. 또한, M은 Ga, Fe, Mn, 및 Co 중에서 선택된 하나의 금속 원소 또는 복수의 금속 원소를 나타낸다. 또한, 산화물 반도체로서, In2SnO5(ZnO)n(n>0, 또한 n은 정수)으로 표기되는 재료를 사용하여도 좋다.As the oxide semiconductor, a material denoted by InMO 3 (ZnO) m (m> 0, and m is not an integer) may be used. In addition, M represents one metal element or a plurality of metal elements selected from Ga, Fe, Mn, and Co. As the oxide semiconductor, a material represented by In 2 SnO 5 (ZnO) n (n> 0, where n is an integer) may be used.
예를 들어, 원자수비가 In: Ga: Zn= 1: 1: 1(= 1/3: 1/3: 1/3), In: Ga: Zn= 2: 2: 1(= 2/5: 2/5: 1/5), 또는 In: Ga: Zn= 3: 1: 2(= 1/2: 1/6: 1/3)인 In-Ga-Zn계 산화물이나 이것과 근방의 조성을 갖는 산화물을 사용할 수 있다. 또는, 원자수비가 In: Sn: Zn= 1: 1: 1(= 1/3: 1/3: 1/3), In: Sn: Zn= 2: 1: 3(= 1/3: 1/6: 1/2) 또는 In: Sn: Zn= 2: 1: 5(= 1/4: 1/8: 5/8)인 In-Sn-Zn계 산화물이나 이것과 근방의 조성을 갖는 산화물을 사용하면 좋다.For example, the atomic ratio is In: Ga: Zn = 1: 1: 1 (= 1/3: 1/3: 1/3), In: Ga: Zn = 2: 2: 1 (= 2/5: 2/5: 1/5), or In-Ga-Zn-based oxide having In: Ga: Zn = 3: 1: 2 (= 1/2: 1/6: 1/3) or having a composition near thereto Oxides can be used. Alternatively, the atomic ratio is In: Sn: Zn = 1: 1: 1 (= 1/3: 1/3: 1/3), In: Sn: Zn = 2: 1: 3 (= 1/3: 1 / 6: 1/2) or In: Sn: Zn = 2: 1: 5 (= 1/4: 1/8: 5/8) In-Sn-Zn-based oxide or an oxide having a composition adjacent thereto Do it.
그러나, 적어도 인듐을 함유한 산화물 반도체는 상술한 것에 한정되지 않고, 필요한 반도체 특성(이동도, 임계값, 편차 등)에 따라 적절한 조성을 갖는 것을 사용하면 좋다. 또한, 필요한 반도체 특성을 얻기 위해서, 캐리어 농도나 불순물 농도, 결함 밀도, 금속 원소와 산소의 원자수비, 원자간 거리, 밀도 등을 적절하게 하는 것이 바람직하다.However, the oxide semiconductor containing at least indium is not limited to the above-described one, and one having an appropriate composition may be used depending on the required semiconductor characteristics (mobility, threshold value, deviation, and the like). In addition, in order to obtain necessary semiconductor characteristics, it is preferable to appropriately set the carrier concentration, the impurity concentration, the defect density, the atomic ratio of the metal element and oxygen, the interatomic distance, the density, and the like.
예를 들어, In-Sn-Zn계 산화물을 사용하면, 비교적 용이하게 높은 이동도를 얻을 수 있다. 그러나, In-Ga-Zn계 산화물을 사용한 경우에도 벌크 내 결함 밀도를 저감함으로써 이동도를 향상시킬 수 있다.For example, when In-Sn-Zn-based oxides are used, high mobility can be obtained relatively easily. However, even when In-Ga-Zn-based oxides are used, mobility can be improved by reducing the defect density in the bulk.
또한 예를 들어, In, Ga, Zn의 원자수비가 In: Ga: Zn=a: b: c(a+b+c=1)인 산화물의 조성이, 원자수비가 In: Ga: Zn=A: B: C(A+B+C=1)인 산화물의 조성의 근방이라고 하는 것은 a, b, c가 (a-A)2+(b-B)2+(c-C)2≤r2를 만족시키는 것을 가리킨다. r은 예를 들어, 0.05로 하면 좋다. 이것은 다른 산화물이라도 마찬가지이다.For example, the composition of the oxide whose atomic ratio of In, Ga, and Zn is In: Ga: Zn = a: b: c (a + b + c = 1) has the atomic ratio of In: Ga: Zn = A: B: C The vicinity of the composition of the oxide of (A + B + C = 1) indicates that a, b, and c satisfy (aA) 2 + (bB) 2 + (cC) 2 ≤ r 2 . r may be 0.05, for example. This also applies to other oxides.
산화물 반도체막(403)은 단결정, 다결정(폴리크리스탈이라고도 함), 또는 비정질 등의 상태를 취한다.The
바람직하게는, 산화물 반도체막은 CAAC-OS(C Axis Aligned Crystalline Oxide Semiconductor)막으로 한다.Preferably, the oxide semiconductor film is a CA Axis-O (C Axis Aligned Crystalline Oxide Semiconductor) film.
CAAC-OS막은 완전한 단결정이 아니고 완전한 비정질도 아니다. CAAC-OS막은 비정질상에 결정부를 갖는 결정-비정질 혼상 구조의 산화물 반도체막이다. 또한, 상기 결정부는 하나의 변이 100nm 미만인 입방체 내에 들어가는 크기인 경우가 많다. 또한, 투과형 전자 현미경(TEM: Transmission Electron Microscope)에 의한 관찰상에서는 CAAC-OS막에 포함되는 비정질부와 결정부의 경계는 명확하지 않다. 또한, TEM에 의한 관찰상에서는 CAAC-OS막에는 입계(그레인 바운더리라고도 함)가 확인되지 않는다. 그러므로, CAAC-OS막은 입계에 기인한 전자 이동도의 저하가 억제되어 있다고 할 수 있다.The CAAC-OS film is neither a perfect single crystal nor a perfect amorphous. The CAAC-OS film is an oxide semiconductor film having a crystal-amorphous mixed phase structure having a crystal part in an amorphous phase. In addition, the crystal part is often the size that one side is contained in a cube of less than 100nm. In addition, on the observation by a transmission electron microscope (TEM), the boundary between the amorphous part and the crystal part included in the CAAC-OS film is not clear. In addition, on the observation by TEM, grain boundaries (also called grain boundaries) are not confirmed on the CAAC-OS film. Therefore, it can be said that the CAAC-OS film suppresses the decrease in electron mobility due to grain boundaries.
CAAC-OS막에 포함되는 결정부는 c축이 CAAC-OS막의 피형성면의 법선 벡터 또는 표면의 법선 벡터에 평행한 방향으로 정렬되고, 또한 ab면에 수직인 방향으로부터 보아 삼각형 또는 육각형의 원자 배열을 갖고, c축에 수직인 방향으로부터 보아 금속 원자가 층상으로 배열되거나 또는 금속 원자와 산소 원자가 층상으로 배열되어 있다. 또한, 상이한 결정부 사이에서 a축 및 b축의 방향이 각각 상이하여도 좋다. 본 명세서에 있어서 단순히 '수직'이라고 기재된 경우에는, 85° 이상 95° 이하의 범위도 포함되는 것으로 한다. 또한, 단순히 '평행'이라고 기재된 경우에는, -5° 이상 5° 이하의 범위도 포함되는 것으로 한다.The crystal part included in the CAAC-OS film has a c-axis aligned in a direction parallel to the normal vector of the surface to be formed of the CAAC-OS film or the normal vector of the surface, and also has a triangular or hexagonal atomic arrangement as viewed from the direction perpendicular to the ab plane. And the metal atoms are arranged in layers, or the metal atoms and oxygen atoms are arranged in layers as viewed from the direction perpendicular to the c-axis. In addition, the directions of the a-axis and the b-axis may be different between the different crystal parts. In this specification, when simply described as "vertical", the range of 85 degrees or more and 95 degrees or less shall also be included. In addition, when simply described as "parallel", the range of -5 degrees or more and 5 degrees or less shall also be included.
또한, CAAC-OS막에서 결정부의 분포가 균일하지 않아도 좋다. 예를 들어, CAAC-OS막의 형성 과정에서 산화물 반도체막의 표면 측으로부터 결정 성장시키는 경우에는, 피형성면 근방보다 표면 근방에서 결정부가 차지하는 비율이 높을 수가 있다. 또한, CAAC-OS막에 불순물을 첨가함으로써 상기 불순물 첨가 영역에서 결정부가 비정질화되는 경우도 있다.In addition, the distribution of crystal parts in the CAAC-OS film may not be uniform. For example, in the case of crystal growth from the surface side of the oxide semiconductor film during the formation of the CAAC-OS film, the proportion of the crystal portion in the surface vicinity may be higher than in the vicinity of the formation surface. In addition, by adding an impurity to the CAAC-OS film, a crystal part may be amorphous in the impurity addition region.
CAAC-OS막에 포함되는 결정부의 c축은 CAAC-OS막의 피형성면의 법선 벡터 또는 표면의 법선 벡터에 평행한 방향으로 정렬되기 때문에, CAAC-OS막의 형상(피형성면의 단면 형상 또는 표면의 단면 형상)에 따라서는 서로 상이한 방향을 향할 수가 있다. 또한, 결정부의 c축의 방향은 CAAC-OS막이 형성되었을 때의 피형성면의 법선 벡터 또는 표면의 법선 벡터에 평행한 방향이 된다. 성막에 의하여, 또는 성막 후의 가열 처리 등의 결정화 처리에 의하여, 결정부가 형성된다.Since the c-axis of the crystal part included in the CAAC-OS film is aligned in a direction parallel to the normal vector of the surface to be formed of the CAAC-OS film or the normal vector of the surface, the shape of the CAAC-OS film (the cross-sectional shape of the surface to be formed or Depending on the cross-sectional shape), they can face different directions. In addition, the c-axis direction of the crystal part becomes a direction parallel to the normal vector of the surface to be formed or the normal vector of the surface when the CAAC-OS film is formed. The crystal part is formed by film formation or by crystallization treatment such as heat treatment after film formation.
CAAC-OS막을 사용한 트랜지스터는 가시광이나 자외광의 조사로 인한 전기 특성의 변동을 저감할 수 있다. 따라서, 상기 트랜지스터는 신뢰성이 높다.The transistor using the CAAC-OS film can reduce variations in electrical characteristics due to irradiation of visible or ultraviolet light. Thus, the transistor is highly reliable.
또한, 산화물 반도체막을 구성하는 산소의 일부는 질소로 치환되어도 좋다.Further, a part of oxygen constituting the oxide semiconductor film may be substituted with nitrogen.
또한, CAAC-OS와 같이 결정부를 갖는 산화물 반도체에서는, 벌크 내의 결함을 더 저감시킬 수 있고, 표면의 평탄성을 높이면 비정질 상태의 산화물 반도체 이상의 이동도를 얻을 수 있다. 표면의 평탄성을 높이기 위해서는 평탄한 표면 위에 산화물 반도체를 형성하는 것이 바람직하고, 구체적으로는 평균 면 거칠기(Ra)가 1nm 이하, 바람직하게는 0.3nm 이하, 더 바람직하게는 0.1nm 이하인 표면 위에 형성하면 좋다.In addition, in oxide semiconductors having crystal parts such as CAAC-OS, defects in bulk can be further reduced, and mobility of the oxide semiconductor in an amorphous state can be obtained by increasing the flatness of the surface. In order to increase the flatness of the surface, it is preferable to form an oxide semiconductor on a flat surface, specifically, the average surface roughness Ra may be formed on the surface of 1 nm or less, preferably 0.3 nm or less, more preferably 0.1 nm or less. .
Ra란 JIS B 0601:2001(ISO4287:1997)에서 정의되어 있는 산술 평균 거칠기를 곡면에 대하여 적용할 수 있도록 3차원으로 확장한 것이며, ‘기준면으로부터 지정면까지의 편차의 절대값을 평균한 값’으로 표현할 수 있고, 다음 수학식으로 정의된다.Ra is a three-dimensional extension of the arithmetic mean roughness defined in JIS B 0601: 2001 (ISO4287: 1997) to be applied to curved surfaces, and is defined as 'average of the absolute value of the deviation from the reference plane to the specified plane'. Can be expressed and is defined by the following equation.
[식 1][Formula 1]
여기서, 지정면이란 거칠기 계측의 대상이 되는 면이며, 좌표(x1, y1, f(x1, y1)), (x1, y2, f(x1, y2)), (x2, y1, f(x2, y1)), (x2, y2, f(x2, y2))의 4점을 연결하여 이루어진 사각형의 영역으로 하고, 지정면을 xy평면에 투영한 직사각형의 면적을 S0, 기준면의 높이(지정면의 평균 높이)를 Z0로 한다. Ra는 원자간력 현미경(AFM: Atomic Force Microscope)을 이용하여 측정할 수 있다.Here, the designated surface is a surface to be subjected to roughness measurement, and coordinates (x 1 , y 1 , f (x 1 , y 1 )), (x 1 , y 2 , f (x 1 , y 2 )), (x 2 , y 1 , f (x 2 , y 1 )), (x 2 , y 2 , f (x 2 , y 2 )) to form a rectangular area formed by connecting four points, and project the specified surface onto the xy plane. The area of one rectangle is S 0 , and the height of the reference plane (average height of the designated plane) is Z 0 . Ra can be measured using Atomic Force Microscope (AFM).
다만, 본 실시형태에서 설명하는 트랜지스터(440)는 하부 게이트형이기 때문에, 산화물 반도체막 아래 쪽에는 유리 기판(400)과 게이트 전극층(401)과 제 2 게이트 절연막(402)이 존재한다. 따라서, 상기 평탄한 표면을 얻기 위해서, 게이트 전극층(401) 및 제 2 게이트 절연막(402)을 형성한 후, CMP 처리 등의 평탄화 처리를 수행하여도 좋다.However, since the
산화물 반도체막(403)의 막 두께는 1nm 이상 30nm 이하(바람직하게는, 5nm 이상 10nm 이하)로 하고, 스퍼터링법, MBE(Molecular Beam Epitaxy)법, CVD법, 펄스레이저 퇴적법, ALD(Atomic Layer Deposition)법 등을 적절히 이용할 수 있다. 또한, 스퍼터링 타깃 표면에 대략 수직으로 복수의 기판 표면이 세트된 상태에서 막을 형성하는 스퍼터링 장치를 이용하여 산화물 반도체막(403)을 형성하여도 좋다.The film thickness of the
CAAC-OS막은 예를 들어, 다결정인 산화물 반도체 스퍼터링용 타깃을 사용하여 스퍼터링법에 의해 형성한다. 상기 스퍼터링용 타깃에 이온이 충돌되면, 스퍼터링용 타깃에 포함되는 결정 영역이 a-b면으로부터 벽개(劈開)되고, a-b면에 평행한 면을 갖는 평판 형상 또는 펠릿(pellet) 형상의 스퍼터링 입자가 박리되는 경우가 있다. 이 경우에는 상기 평판 형상의 스퍼터링 입자가 결정 상태를 유지한 채 기판에 도달함으로써, CAAC-OS막을 형성할 수 있다.A CAAC-OS film is formed by the sputtering method using the target for oxide semiconductor sputtering which is polycrystal, for example. When ions collide with the sputtering target, crystal regions included in the sputtering target are cleaved from the ab plane, and flat or pellet-shaped sputtering particles having a plane parallel to the ab plane are peeled off. There is a case. In this case, a CAAC-OS film can be formed by reaching the board | substrate with the said flat sputtering particle | grains maintaining a crystalline state.
또한, CAAC-OS막을 형성하기 위해서 이하의 조건을 적용하는 것이 바람직하다.In addition, the following conditions are preferably applied to form the CAAC-OS film.
막을 형성할 때 불순물 혼입을 저감시킴으로써, 불순물로 인하여 결정 상태가 흐트러지는 것을 억제할 수 있다. 예를 들어, 성막실 내에 존재하는 불순물 농도(수소, 물, 이산화탄소, 및 질소 등)를 저감시키면 좋다. 또한, 성막 가스 내의 불순물 농도를 저감시키면 좋다. 구체적으로는, 이슬점이 -80℃ 이하, 바람직하게는 -100℃ 이하인 성막 가스를 사용한다.By reducing the incorporation of impurities in the formation of the film, it is possible to suppress the disturbance of the crystal state due to the impurities. For example, the impurity concentration (hydrogen, water, carbon dioxide, nitrogen, etc.) present in the deposition chamber may be reduced. Moreover, what is necessary is just to reduce the impurity concentration in film-forming gas. Specifically, a film forming gas having a dew point of −80 ° C. or lower, preferably −100 ° C. or lower is used.
또한, 막을 형성할 때의 기판 가열 온도를 높임으로써, 기판 도달 후에 스퍼터링 입자의 마이그레이션이 일어난다. 구체적으로는, 기판 가열 온도를 100℃ 이상 740℃ 이하, 바람직하게는 200℃ 이상 500℃ 이하로 하여 막을 형성한다. 막을 형성할 때의 기판 가열 온도를 높임으로써, 평판 형상의 스퍼터링 입자가 기판에 도달한 경우, 기판 위에서 마이그레이션이 일어나, 스퍼터링 입자의 평평한 면이 기판에 부착된다.Furthermore, by raising the substrate heating temperature at the time of forming the film, migration of sputtered particles occurs after reaching the substrate. Specifically, a film is formed at a substrate heating temperature of 100 ° C. or higher and 740 ° C. or lower, preferably 200 ° C. or higher and 500 ° C. or lower. By raising the substrate heating temperature at the time of forming the film, when the flat sputtered particles reach the substrate, migration occurs on the substrate, and the flat surface of the sputtered particles adheres to the substrate.
또한, 성막 가스 내의 산소 비율을 높이고 전력을 최적화함으로써, 막을 형성할 때 받는 플라즈마에 기인한 손상을 경감시키면 바람직하다. 성막 가스 내의 산소 비율은 30vol.% 이상, 바람직하게는 100vol.%로 한다.In addition, it is preferable to reduce the damage due to the plasma received when forming the film by increasing the oxygen ratio in the deposition gas and optimizing the electric power. The oxygen ratio in the film forming gas is 30 vol.% Or more, preferably 100 vol.%.
스퍼터링용 타깃의 일례로서, In-Ga-Zn-O 화합물 타깃에 대해서 이하에 기술한다.As an example of the sputtering target, an In—Ga—Zn—O compound target is described below.
InOX분말, GaOY분말, 및 ZnOZ분말을 소정의 mol수비로 혼합하고, 가압 처리를 수행한 후 1000℃ 이상 1500℃ 이하의 온도로 가열 처리함으로써, 다결정인 In-Ga-Zn-O 화합물 타깃을 제작한다. 또한, X, Y, 및 Z는 임의의 정수이다. 여기서, 소정의 mol수 비율은 예를 들어, InOX분말, GaOY분말, 및 ZnOZ분말이 2:2:1, 8:4:3, 3:1:1, 1:1:1, 4:2:3, 또는 3:1:2이다. 또한, 분말의 종류, 및 이들을 혼합하는 mol수 비율은 제작하는 스퍼터링용 타깃에 따라 적절히 변경하면 좋다.In-Ga-Zn-O compound which is polycrystalline by mixing InO X powder, GaO Y powder, and ZnO Z powder in a predetermined mol ratio, and performing heat treatment at a temperature of 1000 ° C. to 1500 ° C. Create a target. In addition, X, Y, and Z are arbitrary integers. Herein, the predetermined molar number ratio is, for example, InO X powder, GaO Y powder, and ZnO Z powder, for example, 2: 2: 1, 8: 4: 3, 3: 1: 1, 1: 1: 1, 4 : 2: 3, or 3: 1: 2. In addition, what is necessary is just to change suitably the kind of powder and the mol number ratio which mix these with the target for sputtering to produce.
도 2a 내지 도 2e에 트랜지스터(440)를 갖는 반도체 장치의 제작 방법의 일례를 도시하였다.2A to 2E illustrate an example of a method of manufacturing a semiconductor device having a
유리 기판(400)으로서 사용될 수 있는 기판에 관해서는 특별한 제한은 없지만, 유리 기판이 적어도 이후에 수행되는 가열 처리에 견딜 수 있는 정도의 내열성(heat resistance)을 가질 필요가 있다. 예를 들어, 바륨보로실리케이트 유리, 알루미노보로실리케이트 유리 등을 사용할 수 있다.There is no particular limitation as to the substrate that can be used as the
유리 기판(400)을 가열 처리하여도 좋다. 예를 들어, 고온 가스를 이용하여 가열 처리하는 GRTA(Gas Rapid Thermal Anneal) 장치에 의해, 650℃로 1분 내지 5분간 가열 처리를 수행하면 좋다. 또한, GRTA에 사용하는 고온 가스에는, 아르곤 등의 희가스, 또는 질소와 같은, 가열 처리에 의하여 피처리물과 반응하지 않는 불활성 기체가 사용된다. 또한, 전기로에 의해, 500℃로 30분 내지 1시간 가열 처리를 수행하여도 좋다.The
다음에, 유리 기판(400) 위에 도전막을 형성하고, 상기 도전막을 에칭하여, 게이트 전극층(401)을 형성한다(도 2a 참조). 도전막의 에칭에는 드라이 에칭 및 웨트 에칭 중 어느 쪽을 이용하여도 좋고, 양쪽 모두를 이용하여도 좋다.Next, a conductive film is formed on the
게이트 전극층(401)은 몰리브덴, 티타늄, 탄탈, 텅스텐, 알루미늄, 구리, 크롬, 네오디뮴, 스칸듐 등의 금속 재료 또는 이들을 주성분으로 하는 합금 재료를 재료로서 이용하여 형성할 수 있다. 또한, 게이트 전극층(401)으로서 인 등의 불순물 원소를 도핑한 다결정 실리콘막으로 대표되는 반도체막, 니켈 실리사이드 등의 실리사이드막을 사용하여도 좋다. 게이트 전극층(401)은 단층 구조로 하여도 좋고, 적층 구조로 하여도 좋다.The
또한, 게이트 전극층(401)의 재료는 산화 인듐 산화 주석, 산화 텅스텐을 함유한 인듐 산화물, 산화 텅스텐을 함유한 인듐 아연 산화물, 산화 티타늄을 함유한 인듐 산화물, 산화 티타늄을 함유한 인듐 주석 산화물, 산화 인듐 산화 아연, 산화 실리콘을 첨가한 인듐 주석 산화물 등의 도전성 재료를 적용할 수도 있다. 또한, 상기 도전성 재료와 상기 금속 재료의 적층 구조로 할 수도 있다.The material of the
또한, 게이트 전극층(401)으로서, 질소를 함유한 금속 산화물막, 구체적으로는 질소를 함유한 In-Ga-Zn-O막이나, 질소를 함유한 In-Sn-O막이나, 질소를 함유한 In-Ga-O막이나, 질소를 함유한 In-Zn-O막이나, 질소를 함유한 Sn-O막이나, 질소를 함유한 In-O막이나, 금속 질화막(InN, SnN 등)을 사용할 수 있다. 이들 막은 5eV(전자 볼트), 바람직하게는 5.5eV(전자 볼트) 이상의 일함수를 가지며, 게이트 전극층으로서 사용한 경우, 트랜지스터의 전기 특성의 임계값 전압을 양으로 할 수 있어, 소위 노멀리 오프의 스위칭 소자를 실현할 수 있다.Further, as the
본 실시형태에서는 스퍼터링법에 의해 막 두께 100nm의 텅스텐막을 형성한다.In this embodiment, a tungsten film having a thickness of 100 nm is formed by the sputtering method.
또한, 게이트 전극층(401)을 형성한 후에 유리 기판(400) 및 게이트 전극층(401)에 가열 처리를 수행하여도 좋다. 예를 들어, GRTA 장치에 의해, 650℃로 1분 내지 5분간의 가열 처리를 수행하면 좋다. 또한, 전기로에 의해, 500℃로 30분 내지 1시간의 가열 처리를 수행하여도 좋다.In addition, after the
다음에, 게이트 전극층(401)을 덮도록 제 1 게이트 절연막(436)을 제공한다(도 2b 참조).Next, a first
제 1 게이트 절연막(436)에는 플라즈마 CVD법 또는 스퍼터링법 등을 이용하여 형성된 질화물 절연막을 사용할 수 있다. 예를 들어, 질화 실리콘막, 질화산화 실리콘막 등을 들 수 있다. 제 1 게이트 절연막(436)은 단층 구조이든 적층 구조이든 어느 구조이어도 좋다.As the first
또한, 유리 기판(400)으로부터 불순물이 확산되는 것을 방지하기 위한 제 1 게이트 절연막(436)으로서, 티타늄(Ti), 몰리브덴(Mo), 텅스텐(W), 하프늄(Hf), 탄탈(Ta), 란탄(La), 지르코늄(Zr), 니켈(Ni), 마그네슘(Mg), 바륨(Ba), 및 알루미늄(Al) 중에서 선택되는 임의의 1 종류 이상의 금속 원소를 함유한 금속 산화물 절연막(예를 들어, 산화 알루미늄막, 산화질화 알루미늄막, 산화 하프늄막, 산화 마그네슘막, 산화 지르코늄막, 산화 란탄막, 산화 바륨막), 또는 상술한 금속 원소를 성분으로 하는 금속 질화물 절연막(질화 알루미늄막, 질화산화 알루미늄막)을 사용할 수 있다. 또한, 제 1 게이트 절연막(436)에는 산화 갈륨막, In-Zr-Zn계 산화물막, In-Fe-Zn계 산화물막, In-Ce-Zn계 산화물막 등도 사용할 수 있다.In addition, as the first
본 실시형태에서는 제 1 게이트 절연막(436)으로서 플라즈마 CVD법을 이용하여 형성하는 막 두께 30nm의 질화 실리콘막을 사용한다.In this embodiment, as the first
다음에 제 1 게이트 절연막(436) 위에 제 2 게이트 절연막(402)을 형성한다.Next, a second
제 1 게이트 절연막(436)으로 게이트 전극층(401)이 덮여 있기 때문에, 게이트 전극층(401)을 형성하는 에칭 공정에서 게이트 전극층(401) 표면에 유리 기판(400)에 함유되는 제 1 금속 원소가 부착되어 있어도, 제 2 게이트 절연막(402)으로 확산되는 것을 방지할 수 있다.Since the
제 2 게이트 절연막(402)은 막 두께가 1nm 이상 20nm 이하이고, 스퍼터링법, MBE법, CVD법, 펄스 레이저 퇴적법, ALD법 등을 적절히 이용하여 형성할 수 있다. 또한, 스퍼터링 타깃 표면에 대략 수직으로 복수의 기판 표면이 세트된 상태로 막을 형성하는 스퍼터링 장치를 이용하여 제 2 게이트 절연막(402)을 형성하여도 좋다.The second
제 2 게이트 절연막(402)의 재료로서는, 산화 실리콘막, 산화 갈륨막, 산화 알루미늄막, 질화 실리콘막, 산화질화 실리콘막, 산화질화 알루미늄막, 또는 질화산화 실리콘막을 사용하여 형성할 수 있다.As the material of the second
또한, 제 2 게이트 절연막(402)의 재료로서 산화 하프늄막, 산화 이트륨막, 하프늄실리케이트막(HfSixOy(x>0, y>0)), 질소가 첨가된 하프늄실리케이트막(HfSiOxNy(x>0, y>0)), 하프늄알루미네이트막(HfAlxOy(x>0, y>0)), 산화 란탄막 등의 high-k 재료를 사용함으로써 게이트 누설 전류를 저감시킬 수 있다. 또한, 제 2 게이트 절연막(402)은 단층 구조와 적층 구조 중 어느 구조로 하여도 좋다.As the material of the second
제 2 게이트 절연막(402)은 산화물 반도체막(403)과 접촉하는 부분에 산소를 함유하는 것이 바람직하다. 특히 제 2 게이트 절연막(402)은 막 내(벌크 중)에 적어도 화학양론적 조성을 초과하는 양의 산소가 존재하는 것이 바람직하고, 예를 들어 제 2 게이트 절연막(402)으로서 산화 실리콘막을 사용하는 경우에는, SiO2 +α(다만, α>0)로 한다.The second
산소의 공급원이 되는 산소를 많이(과잉으로) 함유한 제 2 게이트 절연막(402)을 산화물 반도체막(403)과 접촉하여 형성함으로써, 상기 제 2 게이트 절연막(402)으로부터 산화물 반도체막(403)으로 산소를 공급할 수 있다. 산화물 반도체막(403) 및 제 2 게이트 절연막(402)의 적어도 일부가 접촉한 상태에서 가열 처리함으로써, 산화물 반도체막(403)에 산소를 공급하여도 좋다.A second
산화물 반도체막(403)에 산소를 공급함으로써, 막 내의 산소 결손을 보전할 수 있다. 또한, 제작하는 트랜지스터의 크기나 제 2 게이트 절연막(402)의 단차 피복성을 고려하여 제 2 게이트 절연막(402)을 형성하는 것이 바람직하다.By supplying oxygen to the
본 실시형태에서는 고밀도 플라즈마 CVD법을 이용하여 막 두께 200nm의 산화질화 실리콘막을 형성한다.In this embodiment, a silicon oxynitride film having a thickness of 200 nm is formed by using a high density plasma CVD method.
또한, 제 2 게이트 절연막(402)을 형성한 후에 유리 기판(400), 게이트 전극층(401), 제 1 게이트 절연막(436), 및 제 2 게이트 절연막(402)에 가열 처리를 수행하여도 좋다. 예를 들어, GRTA 장치에 의해, 650℃로 1분 내지 5분간의 가열 처리를 수행하면 좋다. 또한, 전기로에 의해, 500℃로 30분 내지 1시간의 가열 처리를 수행하여도 좋다.After the second
다음에, 제 2 게이트 절연막(402) 위에 산화물 반도체막(403)을 형성한다(도 2c 참조).Next, an
산화물 반도체막(403)의 형성 공정에 있어서, 산화물 반도체막(403)에 수소 또는 물이 가능한 한 포함되지 않도록 하기 위하여, 산화물 반도체막(403)을 형성하기 전의 처리로서 스퍼터링 장치의 예비 가열실에서 제 2 게이트 절연막(402)이 형성된 기판을 예비 가열함으로써, 기판 및 제 2 게이트 절연막(402)에 흡착된 수소, 수분 등의 도펀트를 이탈시켜 배기하는 것이 바람직하다. 또한, 예비 가열실에 제공하는 배기 수단은 크라이오 펌프(cryo pump)가 바람직하다.In the formation process of the
제 2 게이트 절연막(402)에 있어서 산화물 반도체막(403)이 접촉하여 형성되는 영역에 평탄화 처리를 수행하여도 좋다. 평탄화 처리로서는 특별히 한정되지 않지만, 연마 처리(예를 들어, 화학적 기계 연마법(Chemical Mechanical Polishing: CMP)), 드라이 에칭 처리, 플라즈마 처리를 이용할 수 있다.The planarization process may be performed on the region formed by the
플라즈마 처리로서는, 예를 들어, 아르곤 가스를 도입하여 플라즈마를 발생시키는 역스퍼터링을 수행할 수 있다. 역스퍼터링이란 아르곤 분위기하에서 기판 측에 RF 전원을 사용하여 전압을 인가하여 기판 근방에 플라즈마를 형성하여 표면을 개질(改質)하는 방법이다. 또한, 아르곤 분위기 대신에 질소, 헬륨, 산소 등을 사용하여도 좋다. 역스퍼터링을 수행하면, 제 2 게이트 절연막(402)의 표면에 부착되어 있는 분말상 물질(파티클, 먼지라고도 함)을 제거할 수 있다.As the plasma treatment, for example, reverse sputtering that introduces argon gas to generate plasma can be performed. Reverse sputtering is a method of modifying a surface by applying a voltage to the substrate using an RF power source under an argon atmosphere to form a plasma near the substrate. In addition, nitrogen, helium, oxygen, or the like may be used instead of the argon atmosphere. When reverse sputtering is performed, the powdery substance (also called particles or dust) adhering to the surface of the second
평탄화 처리로서, 복수회의 연마 처리, 드라이 에칭 처리, 플라즈마 처리를 수행하여도 좋고, 이들을 조합하여 수행하여도 좋다. 또한, 처리를 조합하여 수행하는 경우에는 공정 순서도 특별히 한정되지 않으며, 제 2 게이트 절연막(402) 표면의 요철 상태에 맞추어 적절히 설정하면 좋다.As the planarization treatment, a plurality of polishing treatments, dry etching treatments, and plasma treatments may be performed, or a combination thereof may be performed. In addition, when performing a combination of processes, the process order is not specifically limited, either, According to the uneven | corrugated state of the surface of the 2nd
또한, 산화물 반도체막(403)은 성막시에 산소가 많이 포함되는 조건(예를 들어, 산소 100%의 분위기하에서 스퍼터링법에 의하여 막을 형성하는 등)으로 형성하여, 산소를 많이 포함하는(바람직하게는, 결정 상태의 산화물 반도체의 화학양론적 조성보다 산소의 함유량이 과잉인 영역이 포함된) 막으로 하는 것이 바람직하다.In addition, the
또한, 본 실시형태에 있어서, 산화물 반도체막(403)으로서 AC 전원 장치를 갖는 스퍼터링 장치를 이용한 스퍼터링법에 의해, 막 두께 35nm의 In-Ga-Zn계 산화물막(IGZO막)을 형성한다. 본 실시형태에 있어서, 원자수비가 In: Ga: Zn=1:1:1(=1/3: 1/3: 1/3)인 In-Ga-Zn계 산화물 타깃을 사용한다. 또한, 성막 조건은 산소 및 아르곤 분위기하(산소 유량 비율 50%), 압력 0.6Pa, 전원 전력 5kW, 기판 온도 170℃로 한다. 이 성막 조건하에서의 성막 속도는 16nm/min이다.In this embodiment, an In—Ga—Zn based oxide film (IGZO film) having a thickness of 35 nm is formed by the sputtering method using a sputtering apparatus having an AC power supply device as the
산화물 반도체막(403)을 형성할 때 사용하는 스퍼터링 가스로서는 수소, 물, 수산기, 또는 수소화물 등의 불순물이 제거된 고순도 가스를 사용하는 것이 바람직하다.As the sputtering gas used to form the
감압 상태로 유지된 성막실 내에 기판을 유지한다. 그리고, 성막실 내에 잔류된 수분을 제거하면서, 수소 및 수분이 제거된 스퍼터링 가스를 도입하고 상기 타깃을 사용하여 유리 기판(400) 위에 산화물 반도체막(403)을 형성한다. 성막실 내의 잔류 수분을 제거하기 위해서는, 흡착형 진공 펌프, 예를 들어, 크라이오 펌프, 이온 펌프, 티타늄 서블리메이션 펌프를 이용하는 것이 바람직하다. 또한, 배기 수단으로서는 터보 분자 펌프에 콜드 트랩(cold trap)을 더한 것이어도 좋다. 크라이오 펌프를 이용하여 배기한 성막실은 예를 들어, 수소 원자나 물(H2O) 등 수소 원자를 함유한 화합물(더 바람직하게는 탄소 원자를 함유한 화합물도) 등이 배기되므로, 상기 성막실에서 형성한 산화물 반도체막(403)에 함유되는 불순물의 농도를 저감할 수 있다.The substrate is held in the deposition chamber maintained at a reduced pressure. The sputtering gas from which hydrogen and moisture have been removed is introduced while removing the moisture remaining in the film formation chamber, and the
또한, 제 2 게이트 절연막(402)을 대기에 노출시키지 않고 제 2 게이트 절연막(402)과 산화물 반도체막(403)을 연속적으로 형성하는 것이 바람직하다. 제 2 게이트 절연막(402)을 대기에 노출시키지 않고 제 2 게이트 절연막(402)과 산화물 반도체막(403)을 연속적으로 형성하면, 제 2 게이트 절연막(402) 표면에 수소나 수분 등의 불순물이 흡착되는 것을 방지할 수 있다.In addition, it is preferable to form the second
산화물 반도체막(403)은 막 형상의 산화물 반도체막을 포토리소그래피 공정에 의하여 섬 형상의 산화물 반도체막으로 가공하여 형성할 수 있다.The
또한, 섬 형상의 산화물 반도체막(403)을 형성하기 위한 레지스트 마스크를 잉크젯법으로 형성하여도 좋다. 레지스트 마스크를 잉크젯법으로 형성하면 포토마스크를 사용하지 않기 때문에, 제조 비용을 삭감할 수 있다.Further, a resist mask for forming the island-shaped
또한, 산화물 반도체막의 에칭은 드라이 에칭이든 웨트 에칭이든 어느 쪽이어도 좋고, 양쪽 모두를 이용하여도 좋다. 예를 들어, 산화물 반도체막의 웨트 에칭에 사용하는 에칭액으로서는 인산과 초산과 질산을 혼합한 용액 등을 사용할 수 있다. 또한, ITO-07N(KANTO CHEMICAL Co., Inc 제조)을 사용하여도 좋다. 또한, ICP(Inductively Coupled Plasma: 유도 결합형 플라즈마) 에칭법이라는 드라이 에칭에 의해 에칭 가공하여도 좋다.The etching of the oxide semiconductor film may be either dry etching or wet etching, or both may be used. For example, as an etching liquid used for wet etching of an oxide semiconductor film, the solution etc. which mixed phosphoric acid, acetic acid, and nitric acid can be used. Further, ITO-07N (manufactured by KANTO CHEMICAL Co., Inc.) may be used. Further, the etching may be performed by dry etching called an ICP (Inductively Coupled Plasma) etching method.
또한, 산화물 반도체막(403)에 과잉으로 함유된 수소(물이나 수산기를 포함함)를 제거(탈수화 또는 탈수소화)하기 위한 가열 처리를 수행하여도 좋다. 가열 처리의 온도는 300℃ 이상 700℃ 이하, 또는 기판의 변형점 미만으로 한다. 가열 처리는 감압하 또는 질소 분위기하 등에서 수행할 수 있다.Further, a heat treatment for removing (dehydrating or dehydrogenating) hydrogen (including water and hydroxyl groups) contained in the
또한, 산화물 반도체막(403)으로서 결정성 산화물 반도체막을 사용하는 경우, 결정화를 위한 가열 처리를 수행하여도 좋다.In addition, when using a crystalline oxide semiconductor film as the
본 실시형태에서는, 가열 처리 장치의 하나인 전기로에 기판을 도입하고, 산화물 반도체막(403)에 대하여 질소 분위기하에서 450℃로 1시간의 가열 처리, 및 질소 및 산소 분위기하에서 450℃로 1시간의 가열 처리를 수행한다.In this embodiment, a substrate is introduced into an electric furnace which is one of the heat treatment apparatuses, and the
또한, 가열 처리 장치는 전기로에 한정되지 않으며, 저항 발열체 등의 발열체로부터의 열 전도 또는 열 복사에 의하여 피처리물을 가열하는 장치를 이용하여도 좋다. 예를 들어, GRTA(Gas Rapid Thermal Anneal) 장치, LRTA(Lamp Rapid Thermal Anneal) 장치 등의 RTA(Rapid Thermal Anneal) 장치를 이용할 수 있다. LRTA 장치는 할로겐 램프, 메탈 할라이드 램프, 크세논 아크 램프, 카본 아크 램프, 고압 나트륨 램프, 고압 수은 램프 등의 램프로부터 방출되는 빛(전자기파)의 복사에 의해, 피처리물을 가열하는 장치이다. GRTA 장치는 고온 가스를 사용하여 가열 처리를 수행하는 장치이다. 고온 가스에는 아르곤 등의 희가스, 또는 질소와 같은 가열 처리에 의하여 피처리물과 반응하지 않는 불활성 기체가 사용된다.In addition, the heat processing apparatus is not limited to an electric furnace, You may use the apparatus which heats a to-be-processed object by heat conduction or heat radiation from a heat generating body, such as a resistance heating element. For example, a Rapid Thermal Anneal (RTA) device such as a Gas Rapid Thermal Anneal (GRTA) device or a Lamp Rapid Thermal Anneal (LRTA) device may be used. The LRTA apparatus is an apparatus for heating a target object by radiation of light (electromagnetic waves) emitted from lamps such as halogen lamps, metal halide lamps, xenon arc lamps, carbon arc lamps, high pressure sodium lamps, and high pressure mercury lamps. GRTA apparatus is a apparatus which performs heat processing using hot gas. As the hot gas, a rare gas such as argon or an inert gas that does not react with the object by heat treatment such as nitrogen is used.
예를 들어, 가열 처리로서, 650℃ 내지 700℃의 고온으로 가열한 불활성 가스 내에 기판을 넣고, 수분간 가열한 후, 기판을 불활성 가스 내로부터 꺼내는 GRTA를 수행하여도 좋다.For example, as a heat treatment, a substrate may be placed in an inert gas heated to a high temperature of 650 ° C to 700 ° C, heated for a few minutes, and then GRTA may be taken out of the inert gas.
또한 가열 처리에서는 질소, 또는 헬륨, 네온, 아르곤 등의 희가스에, 물, 수소 등이 포함되지 않는 것이 바람직하다. 또는, 가열 처리 장치에 도입하는 질소, 또는 헬륨, 네온, 아르곤 등의 희가스의 순도를 6N(99.9999%) 이상, 바람직하게는 7N(99.99999%) 이상(즉 불순물 농도를 1ppm 이하, 바람직하게는 0.1ppm 이하)으로 하는 것이 바람직하다.Moreover, in heat processing, it is preferable that nitrogen, or rare gases, such as helium, neon, argon, do not contain water, hydrogen, etc. Nitrogen, or rare gas such as helium, neon, argon, or the like introduced into the heat treatment apparatus to a purity of 6N (99.9999%) or more, preferably 7N (99.99999%) or more (i.e., an impurity concentration of 1 ppm or less, ppm or less).
또한, 가열 처리로 산화물 반도체막(403)을 가열한 후, 동일한 노(爐)에 고순도 산소 가스, 고순도 일산화이질소 가스, 또는 초건조 공기(CRDS(캐비티 링다운 레이저 분광법(cavity ring down laser spectroscopy)) 방식의 이슬점 계측기를 이용하여 측정한 경우의 수분량이 20ppm(이슬점 환산으로 -55℃) 이하, 바람직하게는 1ppm 이하, 더 바람직하게는 10ppb 이하의 공기)를 도입하여도 좋다. 산소 가스 또는 일산화이질소 가스에 물, 수소 등이 함유되지 않는 것이 바람직하다. 또는, 가열 처리 장치에 도입하는 산소 가스 또는 일산화이질소 가스의 순도를 6N 이상, 바람직하게는 7N 이상(즉 산소 가스 또는 일산화이질소 가스 내의 불순물 농도를 1ppm 이하, 바람직하게는 0.1ppm 이하)으로 하는 것이 바람직하다. 산소 가스 또는 일산화이질소 가스의 작용으로 인하여, 탈수화 또는 탈수소화 처리를 이용한 불순물의 배제 공정에 의해 동시에 감소된, 산화물 반도체를 구성하는 주성분 재료인 산소를 공급함으로써, 산화물 반도체막(403)을 고순도화 및 I형(진성)화할 수 있다.In addition, after the
또한, 탈수화 또는 탈수소화를 위한 가열 처리를 수행하는 타이밍은 막 형상의 산화물 반도체막을 형성한 후이든 섬 형상의 산화물 반도체막(403)을 형성한 후이든 어느 타이밍이어도 좋다.The timing for performing the heat treatment for dehydration or dehydrogenation may be at any timing after the formation of the oxide semiconductor film in the form of a film or after the formation of the island-shaped
또한, 탈수화 또는 탈수소화를 위한 가열 처리는 복수회 수행하여도 좋고, 다른 가열 처리를 겸하여도 좋다.In addition, the heat processing for dehydration or dehydrogenation may be performed in multiple times, and may also combine with other heat processing.
탈수화 또는 탈수소화를 위한 가열 처리를 산화물 반도체막(403)으로서 섬 형상으로 가공되기 전의 막 형상의 산화물 반도체막이 제 2 게이트 절연막(402)을 덮은 상태에서 수행하면, 제 2 게이트 절연막(402)에 포함된 산소가 가열 처리에 의하여 방출되는 것을 방지할 수 있어 바람직하다.When the heat treatment for dehydration or dehydrogenation is performed in a state where the oxide semiconductor film having a film shape before being processed into an island shape as the
또한, 탈수화 또는 탈수소화 처리를 수행한 산화물 반도체막(403)에 산소(적어도 산소 라디칼, 산소 원자, 산소 이온 중 어느 하나를 포함함)를 도입하여 막 내에 산소를 공급하여도 좋다.In addition, oxygen (containing at least one of oxygen radicals, oxygen atoms, and oxygen ions) may be introduced into the
또한, 탈수화 또는 탈수소화 처리에 의해, 산화물 반도체를 구성하는 주성분 재료인 산소가 동시에 이탈되어 감소될 우려가 있다. 산화물 반도체막에 있어서, 산소가 이탈된 부분에서는 산소 결손이 존재하고, 그 산소 결손에 기인하여 트랜지스터의 전기적 특성 변동을 초래하는 도너 준위가 발생하게 된다.In addition, there is a fear that oxygen, which is a main component material constituting the oxide semiconductor, is simultaneously released and reduced by dehydration or dehydrogenation treatment. In the oxide semiconductor film, an oxygen deficiency exists in the portion where oxygen is released, and a donor level that causes variation in electrical characteristics of the transistor occurs due to the oxygen deficiency.
따라서, 탈수화 또는 탈수소화 처리를 수행한 산화물 반도체막에, 산소(적어도 산소 라디칼, 산소 원자, 산소 이온 중 어느 하나를 포함함)를 공급하는 것이 바람직하다. 산화물 반도체막에 산소를 공급함으로써, 막 내의 산소 결손을 보전할 수 있다.Therefore, it is preferable to supply oxygen (containing at least one of oxygen radicals, oxygen atoms, and oxygen ions) to the oxide semiconductor film subjected to the dehydration or dehydrogenation treatment. By supplying oxygen to the oxide semiconductor film, oxygen vacancies in the film can be preserved.
탈수화 또는 탈수소화 처리를 수행한 산화물 반도체막(403)에 산소를 도입하여 막 내에 산소를 공급함으로써, 산화물 반도체막(403)을 고순도화시키고 I형(진성)화시킬 수 있다. 고순도화되고 I형(진성)화된 산화물 반도체막(403)을 갖는 트랜지스터는 전기 특성의 변동이 억제되어 있어 전기적으로 안정적이다.By introducing oxygen into the
산소의 도입 방법으로서는 이온 주입법, 이온 도핑법, 플라즈마 잠입 이온 주입법, 플라즈마 처리 등을 이용할 수 있다.As the method for introducing oxygen, an ion implantation method, an ion doping method, a plasma immersion ion implantation method, a plasma treatment, or the like can be used.
산소의 도입 공정은 산화물 반도체막(403)에 산소를 도입하는 경우에는 산화물 반도체막(403)에 직접 도입시켜도 좋고, 절연막(407) 등 다른 막을 통과하여 산화물 반도체막(403)에 도입시켜도 좋다. 다른 막을 통과하여 산소를 도입시키는 경우에는, 이온 주입법, 이온 도핑법, 플라즈마 잠입 이온 주입법 등을 이용하면 좋지만, 노출된 산화물 반도체막(403)에 산소를 직접 도입시키는 경우에는 플라즈마 처리 등도 이용할 수 있다.When oxygen is introduced into the
산화물 반도체막(403)으로의 산소 도입은 탈수화 또는 탈수소화 처리를 수행한 후에 수행하는 것이 바람직하지만, 특별히 한정되지 않는다. 또한, 상기 탈수화 또는 탈수소화 처리를 수행한 산화물 반도체막(403)으로의 산소 도입은 복수회 수행하여도 좋다.The introduction of oxygen into the
바람직하게는 트랜지스터에 제공되는 산화물 반도체막은 결정 상태의 산화물 반도체의 화학양론적 조성에 비해 산소의 함유량이 과잉인 영역이 포함된 막으로 하면 좋다. 이 경우, 산소의 함유량은 산화물 반도체의 화학양론적 조성을 초과하는 정도로 한다. 또는, 산소의 함유량은 단결정인 경우의 산소의 양을 초과하는 정도로 한다. 산화물 반도체의 격자간에 산소가 존재하는 경우도 있다.Preferably, the oxide semiconductor film provided to the transistor may be a film including a region in which the oxygen content is excessive compared to the stoichiometric composition of the oxide semiconductor in the crystalline state. In this case, the content of oxygen is such that it exceeds the stoichiometric composition of the oxide semiconductor. Alternatively, the content of oxygen is such that it exceeds the amount of oxygen in the case of a single crystal. Oxygen may exist between the lattice of an oxide semiconductor.
수소 또는 수분을 산화물 반도체로부터 제거하여 불순물이 최대한 함유되지 않도록 고순도화시키고 산소를 공급하여 산소 결손을 보전함으로써, I형(진성) 산화물 반도체, 또는 I형(진성)에 매우 가까운 산화물 반도체로 할 수 있다. 이와 같이 함으로써, 산화물 반도체의 페르미 준위(Ef)를 진성 페르미 준위(Ei)와 같은 레벨로까지 할 수 있다. 따라서, 상기 산화물 반도체막을 트랜지스터에 사용함으로써 산소 결손에 기인한 트랜지스터의 임계값 전압(Vth)의 편차, 임계값 전압의 시프트(ΔVth)를 저감할 수 있다.By removing hydrogen or water from the oxide semiconductor to make it as high as possible in order not to contain impurities, and supplying oxygen to preserve oxygen deficiency, it can be made into type I (intrinsic) oxide semiconductor or oxide semiconductor very close to type I (intrinsic). have. By doing in this way, the Fermi level Ef of an oxide semiconductor can be made to the same level as the intrinsic Fermi level Ei. Thus, by using the semiconductor film and the oxide in the transistors it is possible to reduce the deviation, the shift of the threshold voltage (ΔV th) of the threshold voltage (V th) of the transistor due to oxygen deficiency.
다음에, 게이트 전극층(401), 제 1 게이트 절연막(436), 제 2 게이트 절연막(402), 및 산화물 반도체막(403) 위에 소스 전극층 및 드레인 전극층(이것과 동일한 층으로 형성되는 배선을 포함함)이 되는 도전막을 형성한다.Next, the
상기 도전막으로서는 이후에 수행되는 가열 처리에 견딜 수 있는 재료를 사용한다. 소스 전극층 및 드레인 전극층에 사용하는 도전막으로서는 예를 들어 Al, Cr, Cu, Ta, Ti, Mo, W 중에서 선택된 원소를 함유한 금속막, 또는 상술한 원소를 성분으로 하는 금속 질화물막(질화 티타늄막, 질화 몰리브덴막, 질화 텅스텐막) 등을 사용할 수 있다. 또한, Al, Cu 등의 금속막의 아래 쪽 또는 위쪽 중 한쪽 또는 양쪽에 Ti, Mo, W 등의 고융점 금속막 또는 이들의 금속 질화물막(질화 티타늄막, 질화 몰리브덴막, 질화 텅스텐막)을 적층시킨 구성으로 하여도 좋다. 또한, 소스 전극층 및 드레인 전극층에 사용하는 도전막으로서는, 도전성 금속 산화물로 형성하여도 좋다. 도전성 금속 산화물로서는 산화 인듐(In2O3), 산화 주석(SnO2), 산화 아연(ZnO), 산화 인듐 산화 주석(In2O3-SnO2), 산화 인듐 산화 아연(In2O3-ZnO), 또는 이들의 금속 산화물 재료에 산화 실리콘을 함유시킨 것을 사용할 수 있다.As the conductive film, a material that can withstand the heat treatment to be performed later is used. As the conductive film used for the source electrode layer and the drain electrode layer, for example, a metal film containing an element selected from Al, Cr, Cu, Ta, Ti, Mo, W, or a metal nitride film containing the above-described element as a component (titanium nitride) Film, molybdenum nitride film, tungsten nitride film) and the like. Further, a high melting point metal film such as Ti, Mo, W, or a metal nitride film thereof (titanium nitride film, molybdenum nitride film, tungsten nitride film) is laminated on one or both of the bottom or top of the metal film such as Al and Cu. It is good also as a structure made. The conductive film used for the source electrode layer and the drain electrode layer may be formed of a conductive metal oxide. Examples of the conductive metal oxide include indium oxide (In 2 O 3 ), tin oxide (SnO 2 ), zinc oxide (ZnO), indium tin oxide (In 2 O 3 -SnO 2 ), and indium zinc oxide (In 2 O 3 − ZnO) or those in which silicon oxide is contained in these metal oxide materials can be used.
포토리소그래피 공정에 의해 도전막 위에 레지스트 마스크를 형성하고, 선택적으로 에칭을 수행하여 소스 전극층(405a), 드레인 전극층(405b)을 형성한다(도 2d 참조). 소스 전극층(405a), 드레인 전극층(405b)을 형성한 후, 레지스트 마스크를 제거한다.A resist mask is formed on the conductive film by a photolithography process and is selectively etched to form a
레지스트 마스크를 형성할 때의 노광에는 자외선이나 KrF 레이저광이나 ArF 레이저광 등을 이용하면 좋다. 산화물 반도체막(403) 위에서 서로 인접하는 소스 전극층(405a)의 하단부와 드레인 전극층(405b)의 하단부의 간격 폭에 따라, 나중에 형성되는 트랜지스터(440)의 채널 길이 L이 결정된다. 또한, 채널 길이 L=25nm 미만의 노광을 수행하는 경우에는, 예를 들어 수nm 내지 수십nm로 매우 파장이 짧은 초자외선(Extreme Ultraviolet)을 이용하여, 레지스트 마스크 형성 시의 노광을 수행하면 좋다. 초자외선에 의한 노광은 해상도가 높고 초점 심도도 크다. 따라서, 나중에 형성되는 트랜지스터의 채널 길이 L을 10nm 이상 1000nm 이하로 하는 것도 가능하며, 회로의 동작 속도를 고속화할 수 있다.Ultraviolet rays, KrF laser light, ArF laser light, or the like may be used for exposure when forming a resist mask. The channel length L of the
또한, 포토리소그래피 공정에서 사용하는 포토 마스크의 개수 및 공정 수를 삭감하기 위해서 투과한 빛이 복수의 강도가 되는 노광 마스크인 다계조 마스크에 의하여 형성된 레지스트 마스크를 이용하여 에칭 공정을 수행하여도 좋다. 다계조 마스크를 이용하여 형성한 레지스트 마스크는 복수의 막 두께를 갖는 형상이 되고, 에칭을 수행함으로써 형상을 더 변형시킬 수 있으므로, 상이한 패턴으로 가공하는 복수의 에칭 공정에 이용할 수 있다. 따라서, 1장의 다계조 마스크에 의하여 적어도 2종류 이상의 상이한 패턴에 대응하는 레지스트 마스크를 형성할 수 있다. 따라서, 노광 마스크 수를 삭감할 수 있고, 대응하는 포토리소그래피 공정도 삭감할 수 있으므로 공정의 간략화가 가능하게 된다.In addition, in order to reduce the number of photomasks used in the photolithography step and the number of steps, the etching step may be performed using a resist mask formed by a multi-gradation mask that is an exposure mask whose transmitted light has a plurality of intensities. The resist mask formed by using the multi gradation mask becomes a shape having a plurality of film thicknesses, and the shape can be further modified by performing etching, so that the resist mask can be used in a plurality of etching steps for processing into different patterns. Therefore, the resist mask corresponding to at least two or more types of different patterns can be formed with one multi-tone mask. Therefore, since the number of exposure masks can be reduced and the corresponding photolithography process can also be reduced, the process can be simplified.
본 실시형태에서는 도전막의 에칭에는 염소를 함유한 가스, 예를 들어, 염소(Cl2), 삼염화 붕소(BCl3), 사염화 실리콘(SiCl4), 사염화 탄소(CCl4) 등을 함유한 가스를 사용할 수 있다. 또한, 불소를 함유한 가스, 예를 들어 사불화 탄소(CF4), 육불화황(SF6), 삼불화질소(NF3), 트리플루오로메탄(CHF3) 등을 함유한 가스를 사용할 수 있다. 또한, 이들의 가스에 헬륨(He)이나 아르곤(Ar) 등의 희가스가 첨가된 가스 등을 사용할 수 있다.In the present embodiment, a gas containing chlorine is used for etching the conductive film, for example, a gas containing chlorine (Cl 2 ), boron trichloride (BCl 3 ), silicon tetrachloride (SiCl 4 ), carbon tetrachloride (CCl 4 ), or the like. Can be used. In addition, a gas containing fluorine such as carbon tetrafluoride (CF 4 ), sulfur hexafluoride (SF 6 ), nitrogen trifluoride (NF 3 ), trifluoromethane (CHF 3 ), or the like may be used. Can be. Moreover, the gas etc. which rare gas, such as helium (He) and argon (Ar), were added to these gases, can be used.
에칭 방법으로서는 평행 평판형 RIE(Reactive Ion Etching)법이나 ICP(Inductively Coupled Plasma: 유도 결합형 플라즈마) 에칭법을 이용할 수 있다. 원하는 가공 형상으로 에칭할 수 있도록, 에칭 조건(코일형 전극에 인가되는 전력량, 기판 측의 전극에 인가되는 전력량, 기판 측의 전극 온도 등)을 적절히 조절한다.As the etching method, a parallel plate-type reactive ion etching (RIE) method or an inductively coupled plasma (ICP) etching method can be used. Etching conditions (the amount of power applied to the coil type electrode, the amount of power applied to the electrode on the substrate side, the electrode temperature on the substrate side, etc.) are appropriately adjusted so as to be etched into a desired processing shape.
본 실시형태에서는 도전막으로서 스퍼터링법에 의해 형성한 막 두께 100nm의 티타늄막, 막 두께 400nm의 알루미늄막, 막 두께 100nm의 티타늄막의 적층을 사용한다. 도전막의 에칭으로서는 드라이 에칭법에 의해 티타늄막, 알루미늄막, 티타늄막의 적층을 에칭하여, 소스 전극층(405a), 드레인 전극층(405b)을 형성한다.In the present embodiment, a laminate of a titanium film with a thickness of 100 nm, an aluminum film with a thickness of 400 nm, and a titanium film with a thickness of 100 nm formed by the sputtering method is used as the conductive film. As the etching of the conductive film, a stack of a titanium film, an aluminum film, and a titanium film is etched by a dry etching method to form a
본 실시형태에서는 제 1 에칭 조건으로 티타늄막과 알루미늄막의 2층을 에칭한 후, 제 2 에칭 조건으로 나머지의 티타늄막 단층을 제거한다. 또한, 제 1 에칭 조건은 에칭 가스(BCl3: Cl2=750sccm:150sccm)를 사용하고, 바이어스 전력을 1500W, ICP 전원 전력을 0W, 압력을 2.0Pa로 한다. 제 2 에칭 조건은 에칭 가스(BCl3: Cl2=700sccm:100sccm)를 사용하고, 바이어스 전력을 750W, ICP 전원 전력을 0W, 압력을 2.0Pa로 한다.In the present embodiment, two layers of the titanium film and the aluminum film are etched under the first etching condition, and then the remaining titanium film single layer is removed under the second etching condition. Furthermore, the first etching conditions, the etching gas and the (BCl 3: 150sccm: Cl 2 = 750sccm) to use, the bias power 1500W, ICP 0W power Power, pressure was 2.0Pa. As the second etching condition, an etching gas (BCl 3 : Cl 2 = 700 sccm: 100 sccm) is used, the bias power is 750 W, the ICP power supply power is 0 W, and the pressure is 2.0 Pa.
또한, 도전막의 에칭 공정 시에 산화물 반도체막(403)이 에칭되어 분단되는 일이 없도록 에칭 조건을 최적화하는 것이 바람직하다. 그러나, 도전막만을 에칭하고, 산화물 반도체막(403)을 전혀 에칭하지 않는 조건을 얻는 것은 어렵고, 도전막의 에칭시에 산화물 반도체막(403)은 일부만이 에칭되어, 홈부(오목부)를 갖는 산화물 반도체막이 될 경우도 있다.In addition, it is preferable to optimize the etching conditions so that the
상술한 공정을 거쳐 본 실시형태의 트랜지스터(440)가 제작된다.Through the above-described process, the
본 실시형태에서는 소스 전극층(405a), 드레인 전극층(405b) 위에 산화물 반도체막(403)과 접촉하는 절연막(407)을 형성한다(도 2e 참조).In this embodiment, an insulating
절연막(407)은 적어도 1nm 이상의 막 두께로 하고, 스퍼터링법 등 절연막(407)에 물, 수소 등의 불순물을 혼입시키지 않는 방법을 적절히 이용하여 형성할 수 있다. 절연막(407)에 수소가 함유되면, 그 수소가 산화물 반도체막(403)으로 침입되거나, 또는 수소로 인하여 산화물 반도체막 내의 산소가 추출되고, 산화물 반도체막(403)의 백 채널이 저저항화(N형화)되어 기생 채널이 형성될 우려가 있다. 따라서, 절연막(407)을 가능한 한 수소를 포함하지 않는 막으로 하기 위해서 성막 방법에 수소를 사용하지 않는 것이 중요하다.The insulating
절연막(407)으로서는 대표적으로는 산화 실리콘막, 산화질화 실리콘막, 산화 알루미늄막, 산화질화 알루미늄막, 산화 하프늄막, 산화 갈륨막, 질화 실리콘막, 질화 알루미늄막, 질화산화 실리콘막, 질화산화 알루미늄막 등의 무기 절연막의 단층 또는 적층을 사용할 수 있다.The insulating
탈수화 또는 탈수소화 처리로서 가열 공정을 수행한 경우, 산화물 반도체막(403)에 산소를 공급하는 것이 바람직하다. 산화물 반도체막(403)에 산소를 공급함으로써, 막 내의 산소 결손을 보전할 수 있다.When the heating process is performed as the dehydration or dehydrogenation treatment, it is preferable to supply oxygen to the
본 실시형태에서는 절연막(407)을 공급원으로 하여 산화물 반도체막(403)에 산소를 공급하기 때문에, 절연막(407)으로서 산소를 함유한 산화물 절연막(예를 들어 산화 실리콘막, 산화질화 실리콘막)을 사용하는 예를 제시한다. 절연막(407)을 산소의 공급원으로 하는 경우, 절연막(407)은 산소를 많이(과잉으로) 함유한 막(바람직하게는 결정 상태에서의 화학양론적 조성에 비하여, 산소의 함유량이 과잉인 영역이 포함된 막)으로 하면 산소의 공급원으로서 적합하게 기능시킬 수 있다.In this embodiment, since oxygen is supplied to the
본 실시형태에서는, 절연막(407)으로서 막 두께 300nm의 산화 실리콘막을 스퍼터링법을 이용하여 형성한다. 막을 형성할 때의 기판 온도는 실온 이상 300℃ 이하로 하면 좋고, 본 실시형태에서는 100℃로 한다. 스퍼터링법에 의한 산화 실리콘막의 형성은 희가스(대표적으로는 아르곤) 분위기하, 산소 분위기하, 또는 희가스와 산소의 혼합 분위기하에서 수행할 수 있다. 또한, 타깃으로서 산화 실리콘 타깃 또는 실리콘 타깃을 사용할 수 있다. 예를 들어, 실리콘 타깃을 사용하여 산소를 포함하는 분위기하에서 스퍼터링법으로 산화 실리콘막을 형성할 수 있다.In this embodiment, a silicon oxide film having a thickness of 300 nm is formed as the insulating
산화물 반도체막(403)의 형성시와 마찬가지로, 절연막(407)의 성막실 내의 잔류 수분을 제거하기 위해서는 흡착형 진공 펌프(크라이오 펌프 등)를 사용하는 것이 바람직하다. 크라이오 펌프를 사용하여 배기한 성막실에서 절연막(407)을 형성하면, 절연막(407)에 함유되는 불순물의 농도를 저감시킬 수 있다. 또한, 절연막(407)의 성막실 내의 잔류 수분을 제거하기 위한 배기 수단으로서는, 터보 분자 펌프에 콜드 트랩을 장착한 것이어도 좋다.As in the case of forming the
절연막(407)을 형성할 때 이용하는 스퍼터링 가스로서는 수소, 물 등의 불순물이 제거된 고순도 가스가 바람직하다.As the sputtering gas used for forming the insulating
다음에 산화물 반도체막(403)에, 일부(채널 형성 영역)가 절연막(407)과 접촉한 상태로 가열 공정을 수행한다.Next, a heating process is performed on the
가열 공정의 온도는 250℃ 이상 700℃ 이하, 또는 400℃ 이상 700℃ 이하, 또는 기판의 변형점 미만으로 한다. 예를 들어, 가열 처리 장치의 하나인 전기로에 기판을 도입하고, 산화물 반도체막에 대하여 질소 분위기하에서 250℃로 1시간의 가열 공정을 수행한다.The temperature of a heating process may be 250 degreeC or more and 700 degrees C or less, 400 degreeC or more and 700 degrees C or less, or less than the strain point of a board | substrate. For example, a substrate is introduced into an electric furnace, which is one of heat treatment apparatuses, and a heating process is performed at 250 ° C. for 1 hour on an oxide semiconductor film under a nitrogen atmosphere.
이 가열 공정은 탈수화 또는 탈수소화 처리를 수행하는 가열 공정과 마찬가지의 가열 방법 및 가열 장치를 이용할 수 있다.This heating process can use the heating method and heating apparatus similar to the heating process which performs a dehydration or a dehydrogenation process.
가열 공정은 감압하, 또는 질소, 산소, 초건조 공기(CRDS(캐비티 링 다운 레이저 분광법) 방식의 이슬점 계측기를 이용하여 측정한 경우의 수분량이 20ppm(이슬점 환산으로 -55℃) 이하, 바람직하게는 1ppm 이하, 바람직하게는 10ppb 이하의 공기), 또는 희가스(아르곤, 헬륨 등)의 분위기하에서 수행하면 좋지만, 상기 질소, 산소, 초건조 공기, 또는 희가스 등의 분위기에 물, 수소 등이 포함되지 않는 것이 바람직하다. 또한, 가열 처리 장치에 도입하는 질소, 산소, 또는 희가스의 순도를 6N(99.9999%) 이상, 바람직하게는 7N(99.99999%) 이상(즉 불순물 농도를 1ppm 이하, 바람직하게는 0.1ppm 이하)으로 하는 것이 바람직하다.The heating step is 20 ppm or less (-55 ° C in terms of dew point) when the water content is measured under a reduced pressure or measured using a dew point meter of nitrogen, oxygen, or ultra-dry air (CRDS (cavity ring down laser spectroscopy) method, preferably 1 ppm or less, preferably 10 ppm or less air) or a rare gas (argon, helium, etc.), but may be performed in an atmosphere such as nitrogen, oxygen, ultra-dry air, or a rare gas such that water, hydrogen, etc. are not included. It is preferable. Further, the purity of nitrogen, oxygen, or rare gas introduced into the heat treatment apparatus is 6N (99.9999%) or more, preferably 7N (99.99999%) or more (that is, impurity concentration is 1 ppm or less, preferably 0.1 ppm or less). It is preferable.
또한, 산화물 반도체막(403)과 산소를 함유한 절연막(407)을 접촉한 상태에서 가열 공정을 수행하기 때문에, 불순물의 배제 공정에 의해 동시에 감소하게 되는 산화물 반도체막(403)을 구성하는 주성분 재료의 하나인 산소를, 산소를 함유한 절연막(407)으로부터 산화물 반도체막(403)에 공급할 수 있다.In addition, since the heating step is performed while the
또한, 절연막(407) 위에 치밀성이 높은 무기 절연막을 추가적으로 제공하여도 좋다. 예를 들어, 절연막(407) 위에 스퍼터링법에 의해 산화 알루미늄막을 형성한다. 산화 알루미늄막을 고밀도(막 밀도 3.2g/cm3 이상, 바람직하게는 3.6g/cm3 이상)로 함으로써, 트랜지스터(440)에 안정된 전기 특성을 부여할 수 있다. 막 밀도는 러더퍼드 후방 산란법(RBS:Rutherford Backscattering Spectrometry)이나 X선 반사율 측정법(XRR: X-ray Reflection)에 의해 측정할 수 있다.In addition, a highly dense inorganic insulating film may be further provided over the insulating
트랜지스터(440) 위에 제공되는 절연막(407)으로서 사용할 수 있는 산화 알루미늄막은 수소나 수분 등의 불순물, 및 산소의 양쪽 모두에 대해 막을 통과시키지 않도록 차단하는 효과(블록 효과)가 높다.The aluminum oxide film that can be used as the insulating
따라서, 산화 알루미늄막은 제작 공정중 및 제작 후에, 전기적 특성의 변동 요인이 되는 수소, 수분 등의 불순물이 산화물 반도체막(403)으로 혼입되거나 산화물 반도체를 구성하는 주성분 재료인 산소가 산화물 반도체막(403)으로부터 방출되는 것을 방지하는 보호막으로서 기능한다.Accordingly, in the aluminum oxide film, oxygen, which is a main component material constituting the oxide semiconductor, or impurities such as hydrogen and moisture, which are factors of variation in electrical characteristics, are formed during or after the fabrication process. It functions as a protective film which prevents it from being emitted from.
또한, 트랜지스터(440)에 기인한 표면 요철을 저감하기 위해서 평탄화 절연막을 형성하여도 좋다. 평탄화 절연막으로서는 폴리이미드 수지, 아크릴 수지, 벤조사이클로부텐계 수지 등의 유기 재료를 사용할 수 있다. 또한, 상기 유기 재료 이외에 저유전율 재료(low-k 재료) 등을 사용할 수 있다. 또한, 이들 재료로 형성되는 복수의 절연막을 적층시킴으로써 평탄화 절연막을 형성하여도 좋다.In addition, a planarization insulating film may be formed to reduce surface irregularities caused by the
예를 들어, 평탄화 절연막으로서 막 두께 1500nm의 아크릴 수지막을 형성하면 좋다. 아크릴 수지막은 도포법을 이용하여 트랜지스터(440) 위에 아크릴 수지를 도포한 후, 소성(예를 들어, 질소 분위기하에서 250℃로 1시간)하여 형성할 수 있다.For example, an acrylic resin film having a thickness of 1500 nm may be formed as the planarization insulating film. The acrylic resin film may be formed by coating an acrylic resin on the
평탄화 절연막을 형성한 후, 가열 처리를 수행하여도 좋다. 예를 들어, 질소 분위기하에서 250℃로 1시간의 가열 처리를 수행한다.After the planarization insulating film is formed, heat treatment may be performed. For example, heat treatment is performed at 250 ° C. for 1 hour under a nitrogen atmosphere.
이와 같이 트랜지스터(440)를 형성한 후, 가열 처리를 수행하여도 좋다. 또한, 가열 처리는 복수회 수행하여도 좋다.After the
유리 기판(400)과, 제 2 게이트 절연막(402) 및 산화물 반도체막(403) 사이에 제 1 게이트 절연막(436)이 제공되어 있기 때문에, 유리 기판(400)에 함유되는 제 1 금속 원소가 제 2 게이트 절연막(402) 및 산화물 반도체막(403)으로 확산되는 것을 방지할 수 있다.Since the first
트랜지스터(440)의 전기 특성의 저하나 변동을 초래하는 요인이 되는 유리 기판(400)에 함유되는 제 1 금속 원소의 확산을 방지할 수 있기 때문에, 트랜지스터(440)에 안정된 전기 특성을 부여할 수 있다.Since it is possible to prevent diffusion of the first metal element contained in the
따라서, 산화물 반도체막(403)을 사용한 안정된 전기 특성을 갖는 트랜지스터(440)를 포함한 신뢰성이 높은 반도체 장치를 제공할 수 있다. 또한, 신뢰성이 높은 반도체 장치를 고수율로 제작하여 고생산성화를 달성할 수 있다.Therefore, a highly reliable semiconductor device including the
(실시형태 2)(Embodiment 2)
본 실시형태에서는 반도체 장치 및 반도체 장치의 제작 방법의 다른 일 형태를 도 3a 및 도 3b를 사용하여 설명한다. 상술한 실시형태와 동일 부분 또는 같은 기능을 갖는 부분 및 공정은 상술한 실시형태와 마찬가지로 수행할 수 있고, 반복 설명은 생략한다. 또한, 같은 부분의 자세한 설명은 생략한다.In this embodiment, another embodiment of the semiconductor device and the manufacturing method of the semiconductor device will be described with reference to FIGS. 3A and 3B. Portions and processes having the same or the same function as the above-described embodiment can be performed in the same manner as the above-described embodiment, and repeated description is omitted. In addition, detailed description of the same part is abbreviate | omitted.
도 3a 및 도 3b에 도시된 트랜지스터(430)는 채널 보호형(채널 스톱형이라고도 함)이라고 불리는 하부 게이트 구조의 한가지이며, 역스태거형 트랜지스터라고도 하는 트랜지스터의 일례이다. 도 3a는 평면도이고, 도 3a에 도시된 일점 쇄선 X1-Y1에서 절단한 부분의 단면이 도 3b에 상당한다.The
트랜지스터(430)의 채널 길이 방향의 단면도인 도 3b에 도시된 바와 같이, 트랜지스터(430)를 포함한 반도체 장치는 유리 기판(400) 위에 게이트 전극층(401)과, 게이트 전극층(401)을 덮도록 제 1 게이트 절연막(436)이 제공되고, 제 1 게이트 절연막(436) 위에 제 2 게이트 절연막(402), 산화물 반도체막(403), 소스 전극층(405a), 및 드레인 전극층(405b)을 갖는다. 또한, 산화물 반도체막(403)에 접촉하는 절연층(413)을 갖는다.As shown in FIG. 3B, which is a cross-sectional view of the
게이트 전극층(401)과 산화물 반도체막(403) 사이에 적어도 제 1 게이트 절연막(436)과 제 2 게이트 절연막(402)을 제공한다. 게이트 전극층(401) 측에 제공되는 제 1 게이트 절연막(436)의 조성과, 산화물 반도체막(403) 측에 제공되는 제 2 게이트 절연막(402)의 조성은 상이하게 한다. 또한, 제 1 게이트 절연막(436)과 제 2 게이트 절연막(402) 사이의 계면에 있어서, 유리 기판(400)에 함유되는 제 1 금속 원소의 농도를 5×1018atoms/cm3 이하(바람직하게는 1×1018atoms/cm3 이하)로 한다.At least a first
제 1 게이트 절연막(436)에는 박막의 질화물 절연막을 사용할 수 있다. 예를 들어, 질화 실리콘막, 질화산화 실리콘막 등을 들 수 있다. 제 1 게이트 절연막(436)은 단층 구조이든 적층 구조이든 어느 쪽이라도 좋다. 제 1 게이트 절연막(436)의 막 두께는 얇게 할 수 있으며, 30nm 이상 50nm 이하로 할 수 있다.A thin film nitride insulating film may be used for the first
트랜지스터(430)의 신뢰성(특성의 안정성)을 저하시키지 않기 위해서 저감해야 되는 금속 원소는 나트륨, 알루미늄, 마그네슘, 칼슘, 스트론튬, 바륨이며, 더 나아가서는 유리 기판(400)에 함유되는 다른 원소인 실리콘이나 붕소도 같은 정도의 수준까지 저감시키는 것이 바람직하다.In order to reduce the reliability (stability of the characteristic) of the
산화물 반도체막(403)에 접촉하는 절연층(413)은 게이트 전극층(401)과 중첩되는 산화물 반도체막(403)의 채널 형성 영역 위에 제공되어 있으며, 채널 보호막으로서 기능한다.The insulating
채널 형성 영역 위에 중첩되는 절연층(413)의 단면 형상, 구체적으로는 단부(端部)의 단면 형상(테이퍼각이나 막 두께 등)을 하기에 제시하는 바와 같이 함으로써, 드레인 전극층(405b)의 단부 근방에 발생될 우려가 있는 전계 집중을 완화하여, 트랜지스터(430)의 스위칭 특성의 열화를 억제할 수 있다.The cross-sectional shape of the insulating
구체적으로는 채널 형성 영역 위에 중첩되는 절연층(413)의 단면 형상은 사다리꼴형 또는 삼각형으로 하고, 단면 형상의 하단부의 테이퍼 각을 60° 이하, 바람직하게는 45° 이하, 더 바람직하게는 30° 이하로 한다. 각도를 이와 같은 범위로 함으로써, 높은 게이트 전압이 게이트 전극층(401)에 인가되는 경우에 드레인 전극층(405b)의 단부 근방에 발생될 우려가 있는 전계 집중을 완화시킬 수 있다.Specifically, the cross-sectional shape of the insulating
또한, 채널 형성 영역 위에 중첩되는 절연층(413)의 막 두께를 0.3μm 이하, 바람직하게는 5nm 이상 0.1μm 이하로 한다. 막 두께를 이와 같은 범위로 함으로써, 전계 강도의 피크를 작게 할 수 있거나, 또는 전계 집중이 분산되어 전계가 집중되는 부분이 복수로 생겨, 결과적으로 드레인 전극층(405b)의 단부 근방에 발생될 우려가 있는 전계 집중을 완화시킬 수 있다.Further, the film thickness of the insulating
이하에서, 트랜지스터(430)를 갖는 반도체 장치의 제작 방법의 일례를 제시한다.Below, an example of the manufacturing method of the semiconductor device which has the
절연 표면을 갖는 유리 기판(400) 위에 도전막을 형성하고, 상기 도전막을 에칭하여 게이트 전극층(401)을 형성한다. 본 실시형태에서는 스퍼터링법에 의해 막 두께 100nm의 텅스텐막을 형성한다.A conductive film is formed on the
다음에, 게이트 전극층(401)을 덮도록 제 1 게이트 절연막(436)을 제공한다.Next, a first
제 1 게이트 절연막(436)에는 플라즈마 CVD법 또는 스퍼터링법 등을 이용하여 형성된 질화물 절연막을 사용할 수 있다. 예를 들어, 질화 실리콘막, 질화산화 실리콘막 등을 들 수 있다. 제 1 게이트 절연막(436)은 단층 구조이든 적층 구조이든 어느 구조이어도 좋다.As the first
또한, 유리 기판(400)으로부터 불순물이 확산되는 것을 방지하기 위한 제 1 게이트 절연막(436)으로서, 티타늄(Ti), 몰리브덴(Mo), 텅스텐(W), 하프늄(Hf), 탄탈(Ta), 란탄(La), 지르코늄(Zr), 니켈(Ni), 마그네슘(Mg), 바륨(Ba), 및 알루미늄(Al) 중에서 선택되는 임의의 1 종류 이상의 금속 원소를 함유한 금속 산화물 절연막(예를 들어, 산화 알루미늄막, 산화질화 알루미늄막, 산화 하프늄막, 산화 마그네슘막, 산화 지르코늄막, 산화 란탄막, 산화 바륨막), 또는 상술한 금속 원소를 성분으로 하는 금속 질화물 절연막(질화 알루미늄막, 질화산화 알루미늄막)을 사용할 수 있다. 또한, 제 1 게이트 절연막(436)에는 산화 갈륨막, In-Zr-Zn계 산화물막, In-Fe-Zn계 산화물막, In-Ce-Zn계 산화물막 등도 사용할 수 있다.In addition, as the first
본 실시형태에서는 제 1 게이트 절연막(436)으로서 플라즈마 CVD법을 이용하여 형성하는 막 두께 30nm의 질화 실리콘막을 사용한다.In this embodiment, as the first
제 1 게이트 절연막(436)으로 게이트 전극층(401)이 덮여 있기 때문에, 게이트 전극층(401)을 형성하는 에칭 공정에서 게이트 전극층(401) 표면에 유리 기판(400)에 함유되는 제 1 금속 원소가 부착되어 있어도, 제 2 게이트 절연막(402)으로 확산되는 것을 방지할 수 있다.Since the
제 1 게이트 절연막(436) 위에 제 2 게이트 절연막(402)을 형성한다. 본 실시형태에서는 플라즈마 CVD법을 이용하여 막 두께 300nm의 산화질화 실리콘막을 형성한다.A second
제 2 게이트 절연막(402) 위에 산화물 반도체막(403)을 형성한다. 본 실시형태에 있어서, 산화물 반도체막(403)으로서 AC 전원 장치를 갖는 스퍼터링 장치를 이용한 스퍼터링법에 의해, 막 두께 35nm의 In-Ga-Zn계 산화물막(IGZO막)을 형성한다. 본 실시형태에 있어서, 원자수비가 In: Ga: Zn=1:1:1(=1/3: 1/3: 1/3)인 In-Ga-Zn계 산화물 타깃을 사용한다. 또한, 성막 조건은 산소 및 아르곤 분위기하(산소 유량 비율 50%), 압력 0.6Pa, 전원 전력 5kW, 기판 온도 170℃로 한다. 이 성막 조건하에서의 성막 속도는 16nm/min이다.An
또한, 산화물 반도체막(403)에 과잉으로 함유된 수소(물이나 수산기를 포함함)를 제거(탈수화 또는 탈수소화)하기 위한 가열 처리를 수행하여도 좋다. 본 실시형태에서는, 가열 처리 장치의 하나인 전기로에 기판을 도입하고, 산화물 반도체막(403)에 대하여 질소 분위기하에서 450℃로 1시간의 가열 처리, 또한 질소 및 산소 분위기하에서 450℃로 1시간의 가열 처리를 수행한다.Further, a heat treatment for removing (dehydrating or dehydrogenating) hydrogen (including water and hydroxyl groups) contained in the
다음에 게이트 전극층(401)과 중첩되는 산화물 반도체막(403)의 채널 형성 영역 위에 절연층(413)을 형성한다.Next, an insulating
절연층(413)은 플라즈마 CVD법, 스퍼터링법에 의해 형성된 절연막을 에칭에 의해 가공하여 형성할 수 있다. 절연층(413)으로서 대표적으로는 산화 실리콘막, 산화질화 실리콘막, 산화 알루미늄막, 산화질화 알루미늄막, 산화 하프늄막, 산화 갈륨막, 질화 실리콘막, 질화 알루미늄막, 질화산화 실리콘막, 질화산화 알루미늄막 등의 무기 절연막의 단층 또는 적층을 사용할 수 있다.The insulating
산화물 반도체막(403)에 접촉하는 절연층(413)(절연층(413)이 적층 구조인 경우, 산화물 반도체막(403)에 접촉하는 막)이 산소를 많이 함유한 상태로 하면, 산화물 반도체막(403)에 산소를 공급하는 공급원으로서 적합하게 기능시킬 수 있다.When the insulating
본 실시형태에서는 절연층(413)으로서 스퍼터링법에 의해, 막 두께 200nm의 산화 실리콘막을 형성한다. 산화 실리콘막을 선택적으로 에칭하여, 단면 형상이 사다리꼴형 또는 삼각형이며, 단면 형상의 하단부의 테이퍼 각이 60° 이하, 바람직하게는 45° 이하, 더 바람직하게는 30° 이하인 절연층(413)을 형성한다. 또한, 절연층(413)의 평면 형상은 직사각형이다. 또한, 본 실시형태에서는 포토리소그래피 공정에 의해, 산화 실리콘막 위에 레지스트 마스크를 형성하고, 선택적으로 에칭을 수행하여, 절연층(413)의 하단부의 테이퍼각을 약 30°로 한다.In this embodiment, a silicon oxide film having a thickness of 200 nm is formed by the sputtering method as the insulating
절연층(413)을 형성한 후, 가열 처리를 수행하여도 좋다. 본 실시형태에서는 질소 분위기하에서 300℃로 1시간의 가열 처리를 수행한다.After the insulating
다음에, 게이트 전극층(401), 제 1 게이트 절연막(436), 제 2 게이트 절연막(402), 산화물 반도체막(403), 및 절연층(413) 위에 소스 전극층 및 드레인 전극층이 되는 도전막을 형성한다.Next, a conductive film serving as a source electrode layer and a drain electrode layer is formed over the
본 실시형태에서는 도전막으로서 스퍼터링법에 의해 형성한 막 두께 100nm의 티타늄막, 막 두께 400nm의 알루미늄막, 막 두께 100nm의 티타늄막의 적층을 사용한다. 도전막의 에칭으로서는 드라이 에칭법에 의해 티타늄막, 알루미늄막, 티타늄막의 적층을 에칭하여, 소스 전극층(405a), 드레인 전극층(405b)을 형성한다.In the present embodiment, a laminate of a titanium film with a thickness of 100 nm, an aluminum film with a thickness of 400 nm, and a titanium film with a thickness of 100 nm formed by the sputtering method is used as the conductive film. As the etching of the conductive film, a stack of a titanium film, an aluminum film, and a titanium film is etched by a dry etching method to form a
본 실시형태에서는 제 1 에칭 조건으로 티타늄막과 알루미늄막의 2층을 에칭한 후, 제 2 에칭 조건으로 나머지의 티타늄막 단층을 제거한다. 또한, 제 1 에칭 조건은 에칭 가스(BCl3: Cl2=750sccm:150sccm)를 사용하고, 바이어스 전력을 1500W, ICP 전원 전력을 0W, 압력을 2.0Pa로 한다. 제 2 에칭 조건은 에칭 가스(BCl3: Cl2=700sccm:100sccm)를 사용하고, 바이어스 전력을 750W, ICP 전원 전력을 0W, 압력을 2.0Pa로 한다.In the present embodiment, two layers of the titanium film and the aluminum film are etched under the first etching condition, and then the remaining titanium film single layer is removed under the second etching condition. Furthermore, the first etching conditions, the etching gas and the (BCl 3: 150sccm: Cl 2 = 750sccm) to use, the bias power 1500W, ICP 0W power Power, pressure was 2.0Pa. As the second etching condition, an etching gas (BCl 3 : Cl 2 = 700 sccm: 100 sccm) is used, the bias power is 750 W, the ICP power supply power is 0 W, and the pressure is 2.0 Pa.
상술한 공정을 거쳐, 본 실시형태의 트랜지스터(430)가 제작된다.Through the above process, the
소스 전극층(405a), 드레인 전극층(405b) 위에 절연막을 형성하여도 좋다.An insulating film may be formed on the
절연막은 절연층(413)과 같은 재료 및 방법을 이용하여 형성할 수 있다. 예를 들어, CVD법에 의해 막 두께 400nm의 산화질화 실리콘막을 형성한다. 또한, 절연막을 형성한 후에 가열 처리를 수행하여도 좋다. 예를 들어, 질소 분위기하에서 300℃로 1시간의 가열 처리를 수행한다.The insulating film can be formed using the same material and method as the insulating
또한, 트랜지스터(430)에 기인한 표면 요철을 저감하기 위해서 평탄화 절연막을 형성하여도 좋다.In addition, a planarization insulating film may be formed to reduce surface irregularities caused by the
예를 들어, 절연막 위에 평탄화 절연막으로서 막 두께 1500nm의 아크릴 수지막을 형성하면 좋다. 아크릴 수지막은 도포법을 이용하여 트랜지스터(430) 위에 아크릴 수지를 도포한 후, 소성(예를 들어, 질소 분위기하에서 250℃로 1시간)하여 형성할 수 있다.For example, an acrylic resin film having a thickness of 1500 nm may be formed as a planarization insulating film on the insulating film. The acrylic resin film may be formed by coating an acrylic resin on the
평탄화 절연막을 형성한 후, 가열 처리를 수행하여도 좋다. 예를 들어, 질소 분위기하에서 250℃로 1시간의 가열 처리를 수행한다.After the planarization insulating film is formed, heat treatment may be performed. For example, heat treatment is performed at 250 ° C. for 1 hour under a nitrogen atmosphere.
상술한 바와 같이, 유리 기판(400)과, 제 2 게이트 절연막(402) 및 산화물 반도체막(403) 사이에 제 1 게이트 절연막(436)이 제공되어 있기 때문에, 유리 기판(400)에 함유되는 제 1 금속 원소가 제 2 게이트 절연막(402) 및 산화물 반도체막(403)으로 확산되는 것을 방지할 수 있다.As described above, since the first
트랜지스터(430)의 전기 특성의 저하나 변동을 초래하는 요인이 되는 유리 기판(400)에 함유되는 제 1 금속 원소의 확산을 방지할 수 있기 때문에, 트랜지스터(430)에 안정된 전기 특성을 부여할 수 있다.Since it is possible to prevent diffusion of the first metal element contained in the
따라서, 산화물 반도체막(403)을 사용한 안정된 전기 특성을 갖는 트랜지스터(430)를 포함한 신뢰성이 높은 반도체 장치를 제공할 수 있다. 또한, 신뢰성이 높은 반도체 장치를 고수율로 제작하여 고생산성화를 달성할 수 있다.Therefore, a highly reliable semiconductor device including the
(실시형태 3)(Embodiment 3)
본 실시형태에서는 반도체 장치 및 반도체 장치의 제작 방법의 다른 일 형태를 도 4a 및 도 4b를 사용하여 설명한다. 상술한 실시형태와 동일 부분 또는 같은 기능을 갖는 부분 및 공정은 상술한 실시형태와 마찬가지로 수행할 수 있고, 반복 설명은 생략한다. 또한, 같은 부분의 자세한 설명은 생략한다.In this embodiment, another embodiment of the semiconductor device and the manufacturing method of the semiconductor device will be described with reference to FIGS. 4A and 4B. Portions and processes having the same or the same function as the above-described embodiment can be performed in the same manner as the above-described embodiment, and repeated description is omitted. In addition, detailed description of the same part is abbreviate | omitted.
도 4a 및 도 4b에 도시된 트랜지스터(420)는 채널 보호형(채널 스톱형이라고도 함)이라고 불리는 하부 게이트 구조의 한가지이며, 역스태거형 트랜지스터라고도 하는 트랜지스터의 일례이다. 도 4a는 평면도이고, 도 4a에 도시된 일점 쇄선 X2-Y2에서 절단한 부분의 단면이 도 4b에 상당한다.The
트랜지스터(420)의 채널 길이 방향의 단면도인 도 4b에 도시된 바와 같이, 트랜지스터(420)를 포함한 반도체 장치는 유리 기판(400) 위에 게이트 전극층(401)과, 게이트 전극층(401)을 덮도록 제 1 게이트 절연막(436)이 제공되고, 제 1 게이트 절연막(436) 위에 제 2 게이트 절연막(402), 산화물 반도체막(403), 절연층(423), 소스 전극층(405a), 드레인 전극층(405b)을 갖는다.As shown in FIG. 4B, which is a cross-sectional view of the
절연층(423)은 산화물 반도체막(403)에 도달하고 소스 전극층(405a) 또는 드레인 전극층(405b)이 내벽을 덮도록 형성된 개구(425a, 425b)를 갖는다. 따라서, 산화물 반도체막(403)의 주연부는 절연층(423)으로 덮여 있고, 상기 절연층(423)은 층간 절연막으로서도 기능한다. 게이트 배선과 소스 배선의 교차부에 제 2 게이트 절연막(402)뿐만 아니라, 절연층(423)도 층간 절연막으로서 배치함으로써, 기생 용량을 저감할 수 있다.The insulating
트랜지스터(420)에 있어서, 산화물 반도체막(403)은 절연층(423), 소스 전극층(405a), 및 드레인 전극층(405b)으로 덮여 있는 구성으로 되어 있다.In the
절연층(423)은 플라즈마 CVD법, 스퍼터링법에 의해 형성한 절연막을 에칭에 의해 가공하여 형성할 수 있다. 또한, 절연층(423)의 개구(425a, 425b)의 내벽은 테이퍼 형상을 갖는다.The insulating
절연층(423)은 적어도 게이트 전극층(401)과 중첩되는 산화물 반도체막(403)의 채널 형성 영역 위를 포함한 산화물 반도체막(403) 위에 제공되며, 일부가 채널 보호막으로서 기능한다.The insulating
게이트 전극층(401)과 산화물 반도체막(403) 사이에 적어도 제 1 게이트 절연막(436)과 제 2 게이트 절연막(402)을 제공한다. 게이트 전극층(401) 측에 제공되는 제 1 게이트 절연막(436)의 조성과, 산화물 반도체막(403) 측에 제공되는 제 2 게이트 절연막(402)의 조성은 상이하게 한다. 또한, 제 1 게이트 절연막(436)과 제 2 게이트 절연막(402) 사이의 계면에 있어서, 유리 기판(400)에 함유되는 제 1 금속 원소의 농도를 5×1018atoms/cm3 이하(바람직하게는 1×1018atoms/cm3 이하)로 한다.At least a first
제 1 게이트 절연막(436)에는 박막의 질화물 절연막을 사용할 수 있다. 예를 들어, 질화 실리콘막, 질화산화 실리콘막 등을 들 수 있다. 제 1 게이트 절연막(436)은 단층 구조이든 적층 구조이든 어느 쪽이라도 좋다. 제 1 게이트 절연막(436)의 막 두께는 얇게 할 수 있으며, 30nm 이상 50nm 이하로 할 수 있다.A thin film nitride insulating film may be used for the first
또한, 유리 기판(400)으로부터 불순물이 확산되는 것을 방지하기 위한 제 1 게이트 절연막(436)으로서, 티타늄(Ti), 몰리브덴(Mo), 텅스텐(W), 하프늄(Hf), 탄탈(Ta), 란탄(La), 지르코늄(Zr), 니켈(Ni), 마그네슘(Mg), 바륨(Ba), 및 알루미늄(Al) 중에서 선택되는 임의의 1 종류 이상의 금속 원소를 함유한 금속 산화물 절연막(예를 들어, 산화 알루미늄막, 산화질화 알루미늄막, 산화 하프늄막, 산화 마그네슘막, 산화 지르코늄막, 산화 란탄막, 산화 바륨막), 또는 상술한 금속 원소를 성분으로 하는 금속 질화물 절연막(질화 알루미늄막, 질화산화 알루미늄막)을 사용할 수 있다. 또한, 제 1 게이트 절연막(436)에는 산화 갈륨막, In-Zr-Zn계 산화물막, In-Fe-Zn계 산화물막, In-Ce-Zn계 산화물막 등도 사용할 수 있다.In addition, as the first
트랜지스터(420)의 신뢰성(특성의 안정성)을 저하시키지 않기 위해서 저감해야 되는 금속 원소는 나트륨, 알루미늄, 마그네슘, 칼슘, 스트론튬, 바륨이며, 더 나아가서는 유리 기판(400)에 함유되는 다른 원소인 실리콘이나 붕소도 같은 정도의 수준까지 저감시키는 것이 바람직하다.In order to reduce the reliability (stability of the characteristic) of the
상술한 바와 같이, 유리 기판(400)과, 제 2 게이트 절연막(402) 및 산화물 반도체막(403) 사이에 제 1 게이트 절연막(436)이 제공되어 있기 때문에, 유리 기판(400)에 함유되는 제 1 금속 원소가 제 2 게이트 절연막(402) 및 산화물 반도체막(403)으로 확산되는 것을 방지할 수 있다.As described above, since the first
트랜지스터(420)의 전기 특성의 저하나 변동을 초래하는 요인이 되는 유리 기판(400)에 함유되는 제 1 금속 원소의 확산을 방지할 수 있기 때문에, 트랜지스터(420)에 안정된 전기 특성을 부여할 수 있다.Since it is possible to prevent diffusion of the first metal element contained in the
따라서, 산화물 반도체막(403)을 사용한 안정된 전기 특성을 갖는 트랜지스터(420)를 포함한 신뢰성이 높은 반도체 장치를 제공할 수 있다. 또한, 신뢰성이 높은 반도체 장치를 고수율로 제작하여 고생산성화를 달성할 수 있다.Therefore, a highly reliable semiconductor device including the
(실시형태 4)(Fourth Embodiment)
본 실시형태에서는 반도체 장치 및 반도체 장치의 제작 방법의 다른 일 형태를 도 11a 및 도 11b를 사용하여 설명한다. 상술한 실시형태와 동일 부분 또는 같은 기능을 갖는 부분 및 공정은 상술한 실시형태와 마찬가지로 수행할 수 있고, 반복 설명은 생략한다. 또한, 같은 부분의 자세한 설명은 생략한다. 본 실시형태에서는 반도체 장치의 일례로서 산화물 반도체막을 갖는 트랜지스터를 제시한다.In this embodiment, another embodiment of the method of manufacturing the semiconductor device and the semiconductor device will be described with reference to FIGS. 11A and 11B. Portions and processes having the same or the same function as the above-described embodiment can be performed in the same manner as the above-described embodiment, and repeated description is omitted. In addition, detailed description of the same part is abbreviate | omitted. In this embodiment, a transistor having an oxide semiconductor film is presented as an example of a semiconductor device.
트랜지스터는 하나의 채널 형성 영역이 형성되는 싱글 게이트 구조이어도 좋고, 2개의 채널 형성 영역이 형성되는 더블 게이트 구조이어도 좋고, 3개의 채널 형성 영역이 형성되는 트리플 게이트 구조이어도 좋다. 또한, 채널 형성 영역의 상하에 게이트 절연막을 개재하여 배치된 2개의 게이트 전극층을 갖는 듀얼 게이트형이어도 좋다.The transistor may be a single gate structure in which one channel formation region is formed, a double gate structure in which two channel formation regions are formed, or may be a triple gate structure in which three channel formation regions are formed. Alternatively, the dual gate type may be provided having two gate electrode layers disposed above and below the channel formation region via a gate insulating film.
도 11a 및 도 11b에 도시된 트랜지스터(1440)는 하부 게이트 구조의 한가지이며, 역스태거형 트랜지스터라고도 하는 트랜지스터의 일례이다. 도 11a는 평면도이고, 도 11a에 도시된 일점 쇄선 A-B에서 절단한 부분의 단면이 도 11b에 상당한다.The
트랜지스터(1440)의 채널 길이 방향의 단면도인 도 11b에 도시된 바와 같이, 트랜지스터(1440)를 포함한 반도체 장치는 유리 기판(400) 위에 보호 절연막(450)이 제공되고, 보호 절연막(450) 위에 게이트 전극층(401), 게이트 절연막(452), 산화물 반도체막(403), 소스 전극층(405a), 드레인 전극층(405b)을 갖는다. 또한, 트랜지스터(1440)를 덮는 절연막(407)이 제공되어 있다.As shown in FIG. 11B, which is a cross-sectional view of the
유리 기판(400)과 게이트 전극층(401) 사이에 보호 절연막(450)을 제공함으로써, 게이트 전극층(401)과 게이트 절연막(452) 사이의 계면에 있어서, 유리 기판(400)에 함유되는 제 2 금속 원소의 농도를 5×1018atoms/cm3 이하(바람직하게는 1×1018atoms/cm3 이하)로 한다. 또한, 상기 '유리 기판(400)에 함유되는 제 2 금속 원소'는 게이트 전극층(401) 및 게이트 절연막(452)을 구성하는 주된 원소 이외의 원소이며, 유리 기판(400)으로부터 확산되는 원소를 가리킨다.By providing the protective
상기 유리 기판(400)에 함유되는 제 2 금속 원소의 농도는 이차 이온 질량 분석법(SIMS)으로 측정된다.The concentration of the second metal element contained in the
유리 기판(400)에 함유되는 제 2 금속 원소로서는 다음과 같은 원소를 예로 들 수 있다. 예를 들어, 유리 기판(400)이 소다 석회 유리인 경우에는 소다 석회 유리의 성분이 산화 실리콘(SiO2), 탄산 나트륨(Na2CO3), 탄산 칼슘(CaCO3)이기 때문에, 금속 원소로서 나트륨이나 칼슘 등의 원소가 대상이 된다. 또한, 유리 기판(400)이 액정 디스플레이 등의 액정 패널에서 사용되는, 소위 무(無)알칼리 유리(소다가 사용되지 않은 유리)라고 불리는 것이라면, 그 성분은 SiO2, Al2O3, B2O3, RO(R은 가수가 2의 금속 원소이며, 마그네슘, 칼슘, 스트론튬, 바륨)이며, 금속 원소로서 알루미늄, 마그네슘, 칼슘, 스트론튬, 바륨이 대상 원소가 된다.Examples of the second metal element contained in the
어쨌든 트랜지스터의 신뢰성(특성의 안정성)을 저하시키지 않기 위해서 저감해야 되는 금속 원소는 나트륨, 알루미늄, 마그네슘, 칼슘, 스트론튬, 바륨이며, 더 나아가서는 유리 기판에 함유되는 다른 원소인 실리콘이나 붕소도 같은 정도의 수준까지 저감시키는 것이 바람직하다.In any case, the metal elements to be reduced in order not to lower the reliability (stability of the characteristics) of the transistors are sodium, aluminum, magnesium, calcium, strontium and barium, and even silicon and boron, which are other elements contained in the glass substrate, are the same. It is desirable to reduce the level to.
보호 절연막(450)에는 질화물 절연막을 사용할 수 있다. 예를 들어, 질화 실리콘막, 질화산화 실리콘막 등을 들 수 있다. 보호 절연막(450)은 단층 구조이든 적층 구조이든 어느 쪽이라도 좋다.A nitride insulating film may be used for the protective
또한, 유리 기판(400)으로부터 불순물이 확산되는 것을 방지하기 위한 보호 절연막(450)으로서, 티타늄(Ti), 몰리브덴(Mo), 텅스텐(W), 하프늄(Hf), 탄탈(Ta), 란탄(La), 지르코늄(Zr), 니켈(Ni), 마그네슘(Mg), 바륨(Ba), 및 알루미늄(Al) 중에서 선택되는 임의의 1 종류 이상의 금속 원소를 함유한 금속 산화물 절연막(예를 들어, 산화 알루미늄막, 산화질화 알루미늄막, 산화 하프늄막, 산화 마그네슘막, 산화 지르코늄막, 산화 란탄막, 산화 바륨막), 또는 상술한 금속 원소를 성분으로 하는 금속 질화물 절연막(질화 알루미늄막, 질화산화 알루미늄막)을 사용할 수 있다. 또한, 보호 절연막(450)에는 산화 갈륨막, In-Zr-Zn계 산화물막, In-Fe-Zn계 산화물막, In-Ce-Zn계 산화물막 등도 사용할 수 있다.Further, as a protective
보호 절연막(450)은 금속 질화물 절연막 또는 금속 산화물 절연막 외에 다른 산화물 절연막을 적층하여도 좋다. 예를 들어, 보호 절연막(450)으로서 유리 기판(400) 측으로부터 질화 실리콘막 및 산화질화 실리콘막을 적층하는 구성으로 하여도 좋다.The protective
유리 기판(400)과 트랜지스터(1440) 사이에 보호 절연막(450)이 제공되어 있기 때문에, 유리 기판(400)에 함유되는 제 2 금속 원소가 트랜지스터(1440)로 확산되는 것을 방지할 수 있다.Since the protective
또한, 보호 절연막(450)에 질화 실리콘막과 같이 치밀한 절연막을 제공하면, 유리 기판(400)에 함유되는 나트륨 등의 가동 이온이 트랜지스터(1440)로 확산되는 것도 방지할 수 있다.In addition, when a dense insulating film such as a silicon nitride film is provided for the protective
트랜지스터(1440)의 전기 특성의 저하나 변동을 초래하는 요인이 되는 유리 기판에 함유되는 제 2 금속 원소의 확산을 방지할 수 있기 때문에, 트랜지스터(1440)에 안정된 전기 특성을 부여할 수 있다.Since the diffusion of the second metal element contained in the glass substrate which causes the deterioration or fluctuation of the electrical characteristics of the
이들 금속 원소가 게이트 전극층의 주변에 존재하면, 게이트 절연막 또는 게이트 전극층과 게이트 절연막의 계면에 결함이 생성되고, 거기에 전하가 트랩됨으로써, 트랜지스터의 전기적 특성 변동이 초래되는 것으로 생각된다. 예를 들어, 게이트 전극층 주변에 양의 전하가 트랩되면, 트랜지스터의 전기적 특성은 노멀리 온의 방향으로 변동되는 것이 우려된다. 또한, 나트륨과 같은 가동 이온이 게이트 절연막에 함유되면, 게이트 전극층에 양의 바이어스를 인가한 경우에 양의 가동 이온이 게이트 절연막과 산화물 반도체막의 계면으로 이동하게 되기 때문에, 트랜지스터의 전기적 특성은 노멀리 온의 방향으로 변동하는 원인이 된다. 따라서, 트랜지스터의 전기적 특성을 안정화시키기 위해서는 이러한 악영향을 미치는 것으로 생각되는 금속 원소가 유리 기판으로부터 게이트 절연막 측으로 침입하는 것을 방지하는 것이 유효하다.When these metal elements exist in the vicinity of the gate electrode layer, a defect is generated at the interface between the gate insulating film or the gate electrode layer and the gate insulating film, and the charge is trapped therein, which is considered to cause variation in the electrical characteristics of the transistor. For example, if a positive charge is trapped around the gate electrode layer, it is feared that the electrical characteristics of the transistor will change in the direction of normally on. In addition, when movable ions such as sodium are contained in the gate insulating film, the positive movable ions move to the interface between the gate insulating film and the oxide semiconductor film when a positive bias is applied to the gate electrode layer, so that the electrical characteristics of the transistor are normally It causes a fluctuation in the on direction. Therefore, in order to stabilize the electrical characteristics of the transistor, it is effective to prevent metal elements, which are thought to have such adverse effects, from invading from the glass substrate to the gate insulating film side.
따라서, 산화물 반도체막(403)을 사용한 안정된 전기 특성을 갖는 트랜지스터(1440)를 포함한 신뢰성이 높은 반도체 장치를 제공할 수 있다.Therefore, a highly reliable semiconductor device including the
도 12a 내지 도 12e에 트랜지스터(1440)를 갖는 반도체 장치의 제작 방법의 일례를 도시하였다.12A to 12E illustrate an example of a method of manufacturing a semiconductor device having a
유리 기판(400)으로서 사용될 수 있는 기판에 관해서는 특별한 제한은 없지만, 유리 기판이 적어도 이후에 수행되는 가열 처리에 견딜 수 있는 정도의 내열성을 가질 필요가 있다. 예를 들어, 바륨보로실리케이트 유리, 알루미노보로실리케이트 유리 등을 사용할 수 있다.There is no particular limitation regarding the substrate that can be used as the
유리 기판(400)을 덮도록 하지막으로서 보호 절연막(450)을 제공한다(도 12a 참조).A protective
보호 절연막(450)에는 플라즈마 CVD법 또는 스퍼터링법 등을 이용하여 형성된 질화물 절연막을 사용할 수 있다. 예를 들어, 질화 실리콘막, 질화산화 실리콘막 등을 들 수 있다. 보호 절연막(450)은 단층 구조이든 적층 구조이든 어느 쪽이라도 좋다.The nitride insulating film formed by the plasma CVD method or the sputtering method can be used for the protective
본 실시형태에서는 보호 절연막(450)으로서 플라즈마 CVD법을 이용하여 형성된 막 두께 100nm의 질화 실리콘막, 및 막 두께 150nm의 산화 실리콘막의 적층을 사용한다.In this embodiment, as the protective
유리 기판(400), 또는 유리 기판(400) 및 보호 절연막(450)에 가열 처리를 수행하여도 좋다. 예를 들어, 고온 가스를 이용하여 가열 처리하는 GRTA(Gas Rapid Thermal Anneal) 장치에 의해, 650℃로 1분 내지 5분간 가열 처리를 수행하면 좋다. 또한, GRTA에 사용되는 고온 가스에는, 아르곤 등의 희가스, 또는 질소와 같은 가열 처리에 의하여 피처리물과 반응하지 않는 불활성 기체가 사용된다. 또한, 전기로에 의해, 500℃로 30분 내지 1시간 가열 처리를 수행하여도 좋다.The
다음에, 보호 절연막(450) 위에 도전막을 형성하고, 상기 도전막을 에칭하여, 게이트 전극층(401)을 형성한다(도 12b 참조). 도전막의 에칭에는 드라이 에칭 및 웨트 에칭 중 어느 쪽을 이용하여도 좋고, 양쪽 모두를 이용하여도 좋다.Next, a conductive film is formed over the protective
본 실시형태에서는 상기 도전막으로서 스퍼터링법에 의해 막 두께 100nm의 텅스텐막을 형성한다.In this embodiment, a tungsten film having a thickness of 100 nm is formed by the sputtering method as the conductive film.
유리 기판(400)은 보호 절연막(450)으로 덮여 있기 때문에, 게이트 전극층(401)을 형성하는 에칭 공정을 수행하여도 유리 기판(400)은 노출되지 않는다. 따라서, 유리 기판(400)에 함유되는 제 2 금속 원소가 게이트 전극층(401) 표면에 부착되는 것을 방지할 수 있다.Since the
또한, 게이트 전극층(401)을 형성한 후에 유리 기판(400), 보호 절연막(450), 및 게이트 전극층(401)에 가열 처리를 수행하여도 좋다. 예를 들어, GRTA 장치에 의해, 650℃로 1분 내지 5분간의 가열 처리를 수행하면 좋다. 또한, 전기로에 의해, 500℃로 30분 내지 1시간의 가열 처리를 수행하여도 좋다.After the
다음에, 게이트 전극층(401) 위에 게이트 절연막(452)을 형성한다.Next, a
또한, 게이트 절연막(452)의 피복성을 향상시키기 위해서 게이트 전극층(401) 표면에 평탄화 처리를 수행하여도 좋다. 특히 게이트 절연막(452)으로서 막 두께가 얇은 절연막을 사용하는 경우, 게이트 전극층(401) 표면의 평탄성이 양호한 것이 바람직하다.In addition, in order to improve the covering property of the
게이트 절연막(452)은 막 두께가 1nm 이상 20nm 이하이고, 스퍼터링법, MBE법, CVD법, 펄스 레이저 퇴적법, ALD법 등을 적절히 이용하여 형성할 수 있다. 또한, 스퍼터링 타깃 표면에 대략 수직으로 복수의 기판 표면이 세트된 상태로 막을 형성하는 스퍼터링 장치를 이용하여 게이트 절연막(452)을 형성하여도 좋다.The
게이트 절연막(452)의 재료로서는, 산화 실리콘막, 산화 갈륨막, 산화 알루미늄막, 질화 실리콘막, 산화질화 실리콘막, 산화질화 알루미늄막, 또는 질화산화 실리콘막을 사용하여 형성할 수 있다.As the material of the
또한, 게이트 절연막(452)의 재료로서 산화 하프늄막, 산화 이트륨막, 하프늄실리케이트막(HfSixOy(x>0, y>0)), 질소가 첨가된 하프늄실리케이트막(HfSiOxNy(x>0, y>0)), 하프늄알루미네이트막(HfAlxOy(x>0, y>0)), 산화 란탄막 등의 high-k 재료를 사용함으로써 게이트 누설 전류를 저감시킬 수 있다. 또한, 게이트 절연막(452)은 단층 구조와 적층 구조 중 어느 구조로 하여도 좋다.In addition, as a material of the
게이트 절연막(452)은 산화물 반도체막(403)과 접촉하는 부분에 산소를 함유하는 것이 바람직하다. 특히, 게이트 절연막(452)은 막 내(벌크 중)에 적어도 화학양론적 조성을 초과하는 양의 산소가 존재하는 것이 바람직하고, 예를 들어 게이트 절연막(452)으로서 산화 실리콘막을 사용하는 경우에는, SiO2 +α(다만, α>0)로 한다.The
산소의 공급원이 되는 산소를 많이(과잉으로) 함유한 게이트 절연막(452)을 산화물 반도체막(403)과 접촉하여 형성함으로써, 상기 게이트 절연막(452)으로부터 산화물 반도체막(403)으로 산소를 공급할 수 있다. 산화물 반도체막(403) 및 게이트 절연막(452)의 적어도 일부가 접촉한 상태에서 가열 처리함으로써, 산화물 반도체막(403)에 산소를 공급하여도 좋다.By forming the
산화물 반도체막(403)에 산소를 공급함으로써, 막 내의 산소 결손을 보전할 수 있다. 또한, 제작하는 트랜지스터의 크기나 게이트 절연막(452)의 단차 피복성을 고려하여 게이트 절연막(452)을 형성하는 것이 바람직하다.By supplying oxygen to the
본 실시형태에서는 고밀도 플라즈마 CVD법을 이용하여 막 두께 200nm의 산화질화 실리콘막을 형성한다.In this embodiment, a silicon oxynitride film having a thickness of 200 nm is formed by using a high density plasma CVD method.
또한, 게이트 절연막(452)을 형성한 후에 유리 기판(400), 게이트 전극층(401), 및 게이트 절연막(452)에 가열 처리를 수행하여도 좋다. 예를 들어, GRTA 장치에 의해, 650℃로 1분 내지 5분간의 가열 처리를 수행하면 좋다. 또한, 전기로에 의해, 500℃로 30분 내지 1시간의 가열 처리를 수행하여도 좋다.After the
다음에, 게이트 절연막(452) 위에 산화물 반도체막(403)을 형성한다(도 12c 참조).Next, an
게이트 절연막(452) 중 산화물 반도체막(403)이 접촉하여 형성되는 영역에 평탄화 처리를 수행하여도 좋다. 평탄화 처리로서는 특별히 한정되지 않지만, 연마 처리(예를 들어, 화학적 기계 연마법(Chemical Mechanical Polishing: CMP)), 드라이 에칭 처리, 플라즈마 처리를 이용할 수 있다.The planarization process may be performed on the area | region formed by the
평탄화 처리로서, 복수회의 연마 처리, 드라이 에칭 처리, 플라즈마 처리를 수행하여도 좋고, 이들을 조합하여 수행하여도 좋다. 또한, 처리를 조합하여 수행하는 경우에는 공정 순서도 특별히 한정되지 않으며, 게이트 절연막(452) 표면의 요철 상태에 맞추어 적절히 설정하면 좋다.As the planarization treatment, a plurality of polishing treatments, dry etching treatments, and plasma treatments may be performed, or a combination thereof may be performed. In addition, when performing a combination of processes, the process order is not specifically limited, either, According to the uneven | corrugated state of the surface of the
또한, 본 실시형태에 있어서, 산화물 반도체막(403)으로서 AC 전원 장치를 갖는 스퍼터링 장치를 이용한 스퍼터링법에 의해, 막 두께 35nm의 In-Ga-Zn계 산화물막(IGZO막)을 형성한다. 본 실시형태에 있어서, 원자수비가 In: Ga: Zn=1:1:1(=1/3: 1/3: 1/3)인 In-Ga-Zn계 산화물 타깃을 사용한다. 또한, 성막 조건은 산소 및 아르곤 분위기하(산소 유량 비율 50%), 압력 0.6Pa, 전원 전력 5kW, 기판 온도 170℃로 한다. 이 성막 조건하에서의 성막 속도는 16nm/min이다.In this embodiment, an In—Ga—Zn based oxide film (IGZO film) having a thickness of 35 nm is formed by the sputtering method using a sputtering apparatus having an AC power supply device as the
또한, 게이트 절연막(452)을 대기에 노출시키지 않고 게이트 절연막(452)과 산화물 반도체막(403)을 연속적으로 형성하는 것이 바람직하다. 게이트 절연막(452)을 대기에 노출시키지 않고 게이트 절연막(452)과 산화물 반도체막(403)을 연속적으로 형성하면, 게이트 절연막(452) 표면에 수소나 수분 등의 불순물이 흡착되는 것을 방지할 수 있다.In addition, the
산화물 반도체막(403)은 막 형상의 산화물 반도체막을 포토리소그래피 공정에 의하여 섬 형상의 산화물 반도체막으로 가공하여 형성할 수 있다.The
또한, 산화물 반도체막(403)에 과잉으로 함유된 수소(물이나 수산기를 포함함)를 제거(탈수화 또는 탈수소화)하기 위한 가열 처리를 수행하여도 좋다.Further, a heat treatment for removing (dehydrating or dehydrogenating) hydrogen (including water and hydroxyl groups) contained in the
본 실시형태에서는, 가열 처리 장치의 하나인 전기로에 기판을 도입하고, 산화물 반도체막(403)에 대하여 질소 분위기하에서 450℃로 1시간의 가열 처리, 및 질소 및 산소 분위기하에서 450℃로 1시간의 가열 처리를 수행한다.In this embodiment, a substrate is introduced into an electric furnace which is one of the heat treatment apparatuses, and the
다음에, 게이트 전극층(401), 게이트 절연막(452), 및 산화물 반도체막(403) 위에 소스 전극층 및 드레인 전극층(이것과 동일한 층으로 형성되는 배선을 포함함)이 되는 도전막을 형성한다.Next, a conductive film is formed on the
포토리소그래피 공정에 의해 도전막 위에 레지스트 마스크를 형성하고, 선택적으로 에칭을 수행하여 소스 전극층(405a), 드레인 전극층(405b)을 형성한다(도 12d 참조). 소스 전극층(405a), 드레인 전극층(405b)을 형성한 후, 레지스트 마스크를 제거한다.A resist mask is formed on the conductive film by a photolithography process, and is selectively etched to form the
본 실시형태에서는 도전막으로서 스퍼터링법에 의해 형성한 막 두께 100nm의 티타늄막, 막 두께 400nm의 알루미늄막, 막 두께 100nm의 티타늄막의 적층을 사용한다. 도전막의 에칭으로서는 드라이 에칭법에 의해 티타늄막, 알루미늄막, 티타늄막의 적층을 에칭하여, 소스 전극층(405a), 드레인 전극층(405b)을 형성한다.In the present embodiment, a laminate of a titanium film with a thickness of 100 nm, an aluminum film with a thickness of 400 nm, and a titanium film with a thickness of 100 nm formed by the sputtering method is used as the conductive film. As the etching of the conductive film, a stack of a titanium film, an aluminum film, and a titanium film is etched by a dry etching method to form a
본 실시형태에서는 제 1 에칭 조건으로 티타늄막과 알루미늄막의 2층을 에칭한 후, 제 2 에칭 조건으로 나머지의 티타늄막 단층을 제거한다. 또한, 제 1 에칭 조건은 에칭 가스(BCl3: Cl2=750sccm:150sccm)를 사용하고, 바이어스 전력을 1500W, ICP 전원 전력을 0W, 압력을 2.0Pa로 한다. 제 2 에칭 조건은 에칭 가스(BCl3: Cl2=700sccm:100sccm)를 사용하고, 바이어스 전력을 750W, ICP 전원 전력을 0W, 압력을 2.0Pa로 한다.In the present embodiment, two layers of the titanium film and the aluminum film are etched under the first etching condition, and then the remaining titanium film single layer is removed under the second etching condition. Furthermore, the first etching conditions, the etching gas and the (BCl 3: 150sccm: Cl 2 = 750sccm) to use, the bias power 1500W, ICP 0W power Power, pressure was 2.0Pa. As the second etching condition, an etching gas (BCl 3 : Cl 2 = 700 sccm: 100 sccm) is used, the bias power is 750 W, the ICP power supply power is 0 W, and the pressure is 2.0 Pa.
상술한 공정을 거쳐 본 실시형태의 트랜지스터(1440)가 제작된다.Through the above-described process, the
본 실시형태에서는 소스 전극층(405a), 드레인 전극층(405b) 위에 산화물 반도체막(403)과 접촉하는 절연막(407)을 형성한다(도 12e 참조).In this embodiment, an insulating
본 실시형태에서는, 절연막(407)으로서 막 두께 300nm의 산화 실리콘막을 스퍼터링법을 이용하여 형성한다.In this embodiment, a silicon oxide film having a thickness of 300 nm is formed as the insulating
다음에 산화물 반도체막(403)에, 일부(채널 형성 영역)가 절연막(407)과 접촉한 상태로 가열 공정을 수행한다.Next, a heating process is performed on the
이 가열 공정은 탈수화 또는 탈수소화 처리를 수행하는 가열 공정과 마찬가지의 가열 방법 및 가열 장치를 이용할 수 있다.This heating process can use the heating method and heating apparatus similar to the heating process which performs a dehydration or a dehydrogenation process.
또한, 산화물 반도체막(403)과 산소를 함유한 절연막(407)을 접촉한 상태에서 가열 공정을 수행하기 때문에, 불순물의 배제 공정에 의해 동시에 감소하게 되는 산화물 반도체막(403)을 구성하는 주성분 재료의 하나인 산소를, 산소를 함유한 절연막(407)으로부터 산화물 반도체막(403)으로 공급할 수 있다.In addition, since the heating step is performed while the
또한, 절연막(407) 위에 치밀성이 높은 무기 절연막을 추가적으로 제공하여도 좋다. 예를 들어, 절연막(407) 위에 스퍼터링법에 의해 산화 알루미늄막을 형성한다.In addition, a highly dense inorganic insulating film may be further provided over the insulating
또한, 트랜지스터(1440)에 기인한 표면 요철을 저감하기 위해서 평탄화 절연막을 형성하여도 좋다.In addition, a planarization insulating film may be formed in order to reduce surface irregularities caused by the
예를 들어, 평탄화 절연막으로서 막 두께 1500nm의 아크릴 수지막을 형성하면 좋다. 아크릴 수지막은 도포법을 이용하여 트랜지스터(1440) 위에 아크릴 수지를 도포한 후, 소성(예를 들어, 질소 분위기하에서 250℃로 1시간)하여 형성할 수 있다.For example, an acrylic resin film having a thickness of 1500 nm may be formed as the planarization insulating film. The acrylic resin film may be formed by coating an acrylic resin on the
평탄화 절연막을 형성한 후, 가열 처리를 수행하여도 좋다. 예를 들어, 질소 분위기하에서 250℃로 1시간의 가열 처리를 수행한다.After the planarization insulating film is formed, heat treatment may be performed. For example, heat treatment is performed at 250 ° C. for 1 hour under a nitrogen atmosphere.
이와 같이 트랜지스터(1440)를 형성한 후, 가열 처리를 수행하여도 좋다. 또한, 가열 처리는 복수회 수행하여도 좋다.After the
유리 기판(400)과 트랜지스터(1440) 사이에 보호 절연막(450)이 제공되어 있기 때문에, 유리 기판(400)에 함유되는 제 2 금속 원소가 트랜지스터(1440)로 확산되는 것을 방지할 수 있다.Since the protective
트랜지스터(1440)의 전기 특성의 저하나 변동을 초래하는 요인이 되는 유리 기판(400)에 함유되는 제 2 금속 원소의 확산을 방지할 수 있기 때문에, 트랜지스터(1440)에 안정된 전기 특성을 부여할 수 있다.Since the diffusion of the second metal element contained in the
따라서, 산화물 반도체막(403)을 사용한 안정된 전기 특성을 갖는 트랜지스터(1440)를 포함한 신뢰성이 높은 반도체 장치를 제공할 수 있다. 또한, 신뢰성이 높은 반도체 장치를 고수율로 제작하여 고생산성화를 달성할 수 있다.Therefore, a highly reliable semiconductor device including the
(실시형태 5)(Embodiment 5)
본 실시형태에서는 반도체 장치 및 반도체 장치의 제작 방법의 다른 일 형태를 도 13a 및 도 13b를 사용하여 설명한다. 상술한 실시형태와 동일 부분 또는 같은 기능을 갖는 부분 및 공정은 상술한 실시형태와 마찬가지로 수행할 수 있고, 반복 설명은 생략한다. 또한, 같은 개소의 자세한 설명은 생략한다.In this embodiment, another embodiment of the semiconductor device and the manufacturing method of the semiconductor device will be described with reference to FIGS. 13A and 13B. Portions and processes having the same or the same function as the above-described embodiment can be performed in the same manner as the above-described embodiment, and repeated description is omitted. In addition, detailed description of the same location is abbreviate | omitted.
도 13a 및 도 13b에 도시된 트랜지스터(1430)는 채널 보호형(채널 스톱형이라고도 함)이라고 불리는 하부 게이트 구조의 한가지이며, 역스태거형 트랜지스터라고도 하는 트랜지스터의 일례이다. 도 13a는 평면도이고, 도 13a에 도시된 일점 쇄선 C1-D1에서 절단한 부분의 단면이 도 13b에 상당한다.The
트랜지스터(1430)의 채널 길이 방향의 단면도인 도 13b에 도시된 바와 같이, 트랜지스터(1430)를 포함한 반도체 장치는 보호 절연막(450)이 제공된 유리 기판(400) 위에 게이트 전극층(401), 게이트 절연막(452), 산화물 반도체막(403), 절연층(413), 소스 전극층(405a), 드레인 전극층(405b)을 갖는다. 또한, 절연층(413)은 산화물 반도체막(403)에 접촉한다.As shown in FIG. 13B, which is a cross-sectional view of the
유리 기판(400)과 게이트 전극층(401) 사이에 보호 절연막(450)을 제공함으로써, 게이트 전극층(401)과 게이트 절연막(452) 사이의 계면에 있어서, 유리 기판(400)에 함유되는 제 2 금속 원소의 농도를 5×1018atoms/cm3 이하(바람직하게는 1×1018atoms/cm3 이하)로 한다.By providing the protective
보호 절연막(450)에는 질화물 절연막을 사용할 수 있다. 예를 들어, 질화 실리콘막, 질화산화 실리콘막 등을 들 수 있다. 보호 절연막(450)은 단층 구조이든 적층 구조이든 어느 쪽이라도 좋다.A nitride insulating film may be used for the protective
또한, 유리 기판(400)으로부터 불순물이 확산되는 것을 방지하기 위한 보호 절연막(450)으로서, 티타늄(Ti), 몰리브덴(Mo), 텅스텐(W), 하프늄(Hf), 탄탈(Ta), 란탄(La), 지르코늄(Zr), 니켈(Ni), 마그네슘(Mg), 바륨(Ba), 및 알루미늄(Al) 중에서 선택되는 임의의 1 종류 이상의 금속 원소를 함유한 금속 산화물 절연막(예를 들어, 산화 알루미늄막, 산화질화 알루미늄막, 산화 하프늄막, 산화 마그네슘막, 산화 지르코늄막, 산화 란탄막, 산화 바륨막), 또는 상술한 금속 원소를 성분으로 하는 금속 질화물 절연막(질화 알루미늄막, 질화산화 알루미늄막)을 사용할 수 있다. 또한, 보호 절연막(450)에는 산화 갈륨막, In-Zr-Zn계 산화물막, In-Fe-Zn계 산화물막, In-Ce-Zn계 산화물막 등도 사용할 수 있다.Further, as a protective
보호 절연막(450)은 금속 질화물 절연막 또는 금속 산화물 절연막 외에 다른 산화물 절연막을 적층하여도 좋다. 예를 들어, 보호 절연막(450)으로서 유리 기판(400) 측으로부터 질화 실리콘막 및 산화질화 실리콘막을 적층하는 구성으로 하여도 좋다.The protective
트랜지스터(1430)의 신뢰성(특성의 안정성)을 저하시키지 않기 위해서 저감해야 되는 금속 원소는 나트륨, 알루미늄, 마그네슘, 칼슘, 스트론튬, 바륨이며, 더 나아가서는 유리 기판(400)에 함유되는 다른 원소인 실리콘이나 붕소도 같은 정도의 수준까지 저감시키는 것이 바람직하다.In order to reduce the reliability (stability of characteristics) of the
산화물 반도체막(403)에 접촉하는 절연층(413)은 게이트 전극층(401)과 중첩되는 산화물 반도체막(403)의 채널 형성 영역 위에 제공되어 있고, 채널 보호막으로서 기능한다.The insulating
이하에서, 트랜지스터(1430)를 갖는 반도체 장치의 제작 방법의 일례를 제시한다.Below, an example of the manufacturing method of the semiconductor device which has the
절연 표면을 갖는 유리 기판(400) 위에 보호 절연막(450)을 형성한다. 본 실시형태에서는 보호 절연막(450)으로서 플라즈마 CVD법을 이용하여 형성된 막 두께 100nm의 질화 실리콘막, 및 막 두께 150nm의 산화 실리콘막의 적층을 사용한다.The protective
보호 절연막(450) 위에 도전막을 형성하고, 상기 도전막을 에칭하여 게이트 전극층(401)을 형성한다. 본 실시형태에서는 스퍼터링법에 의해 막 두께 100nm의 텅스텐막을 형성한다.A conductive film is formed on the protective
게이트 전극층(401) 위에 게이트 절연막(452)을 형성한다. 본 실시형태에서는 고밀도 플라즈마 CVD법을 이용하여 막 두께 200nm의 산화질화 실리콘막을 형성한다.A
게이트 절연막(452) 위에 산화물 반도체막(403)을 형성한다. 본 실시형태에 있어서, 산화물 반도체막(403)으로서 AC 전원 장치를 갖는 스퍼터링 장치를 이용한 스퍼터링법에 의해, 막 두께 35nm의 In-Ga-Zn계 산화물막(IGZO막)을 형성한다. 본 실시형태에 있어서, 원자수비가 In: Ga: Zn=1:1:1(=1/3: 1/3: 1/3)인 In-Ga-Zn계 산화물 타깃을 사용한다. 또한, 성막 조건은 산소 및 아르곤 분위기하(산소 유량 비율 50%), 압력 0.6Pa, 전원 전력 5kW, 기판 온도 170℃로 한다. 이 성막 조건하에서의 성막 속도는 16nm/min이다.An
산화물 반도체막(403)에 과잉으로 함유된 수소(물이나 수산기를 포함함)를 제거(탈수화 또는 탈수소화)하기 위한 가열 처리를 수행하여도 좋다. 본 실시형태에서는, 가열 처리 장치의 하나인 전기로에 기판을 도입하고, 산화물 반도체막(403)에 대하여 질소 분위기하에서 450℃로 1시간의 가열 처리, 및 질소 및 산소 분위기하에서 450℃로 1시간의 가열 처리를 수행한다.The heat treatment for removing (dehydrating or dehydrogenating) hydrogen (including water and hydroxyl groups) contained in the
다음에 게이트 전극층(401)과 중첩되는 산화물 반도체막(403)의 채널 형성 영역 위에 절연층(413)을 형성한다.Next, an insulating
본 실시형태에서는 절연층(413)으로서 스퍼터링법에 의해, 막 두께 200nm의 산화 실리콘막을 형성한다. 산화 실리콘막을 선택적으로 에칭하여, 단면 형상이 사다리꼴형 또는 삼각형이며, 단면 형상의 하단부의 테이퍼 각이 60° 이하, 바람직하게는 45° 이하, 더 바람직하게는 30° 이하인 절연층(413)을 형성한다. 또한, 절연층(413)의 평면 형상은 직사각형이다. 또한, 본 실시형태에서는 포토리소그래피 공정에 의해, 산화 실리콘막 위에 레지스트 마스크를 형성하고, 선택적으로 에칭을 수행하여, 절연층(413)의 하단부의 테이퍼각을 약 30°로 한다.In this embodiment, a silicon oxide film having a thickness of 200 nm is formed by the sputtering method as the insulating
절연층(413)을 형성한 후, 가열 처리를 수행하여도 좋다. 본 실시형태에서는 질소 분위기하에서 300℃로 1시간의 가열 처리를 수행한다.After the insulating
다음에, 게이트 전극층(401), 게이트 절연막(452), 산화물 반도체막(403), 및 절연층(413) 위에 소스 전극층 및 드레인 전극층이 되는 도전막을 형성한다.Next, a conductive film serving as a source electrode layer and a drain electrode layer is formed over the
본 실시형태에서는 도전막으로서 스퍼터링법에 의해 형성한 막 두께 100nm의 티타늄막, 막 두께 400nm의 알루미늄막, 막 두께 100nm의 티타늄막의 적층을 사용한다. 도전막의 에칭으로서는 드라이 에칭법에 의해 티타늄막, 알루미늄막, 티타늄막의 적층을 에칭하여, 소스 전극층(405a), 드레인 전극층(405b)을 형성한다.In the present embodiment, a laminate of a titanium film with a thickness of 100 nm, an aluminum film with a thickness of 400 nm, and a titanium film with a thickness of 100 nm formed by the sputtering method is used as the conductive film. As the etching of the conductive film, a stack of a titanium film, an aluminum film, and a titanium film is etched by a dry etching method to form a
본 실시형태에서는 제 1 에칭 조건으로 티타늄막과 알루미늄막의 2층을 에칭한 후, 제 2 에칭 조건으로 나머지의 티타늄막 단층을 제거한다. 또한, 제 1 에칭 조건은 에칭 가스(BCl3: Cl2=750sccm:150sccm)를 사용하고, 바이어스 전력을 1500W, ICP 전원 전력을 0W, 압력을 2.0Pa로 한다. 제 2 에칭 조건은 에칭 가스(BCl3: Cl2=700sccm:100sccm)를 사용하고, 바이어스 전력을 750W, ICP 전원 전력을 0W, 압력을 2.0Pa로 한다.In the present embodiment, two layers of the titanium film and the aluminum film are etched under the first etching condition, and then the remaining titanium film single layer is removed under the second etching condition. Furthermore, the first etching conditions, the etching gas and the (BCl 3: 150sccm: Cl 2 = 750sccm) to use, the bias power 1500W, ICP 0W power Power, pressure was 2.0Pa. As the second etching condition, an etching gas (BCl 3 : Cl 2 = 700 sccm: 100 sccm) is used, the bias power is 750 W, the ICP power supply power is 0 W, and the pressure is 2.0 Pa.
상술한 공정을 거쳐, 본 실시형태의 트랜지스터(1430)가 제작된다.Through the above process, the
소스 전극층(405a), 드레인 전극층(405b) 위에 절연막을 형성하여도 좋다.An insulating film may be formed on the
절연막은 절연층(413)과 같은 재료 및 방법을 이용하여 형성할 수 있다. 예를 들어, CVD법에 의해 막 두께 400nm의 산화질화 실리콘막을 형성한다. 또한, 절연막을 형성한 후에 가열 처리를 수행하여도 좋다. 예를 들어, 질소 분위기하에서 300℃로 1시간의 가열 처리를 수행한다.The insulating film can be formed using the same material and method as the insulating
또한, 트랜지스터(1430)에 기인한 표면 요철을 저감하기 위해서 평탄화 절연막을 형성하여도 좋다.In addition, a planarization insulating film may be formed to reduce surface irregularities caused by the
예를 들어, 절연막 위에 평탄화 절연막으로서 막 두께 1500nm의 아크릴 수지막을 형성하면 좋다. 아크릴 수지막은 도포법을 이용하여 트랜지스터(1430) 위에 아크릴 수지를 도포한 후, 소성(예를 들어, 질소 분위기하에서 250℃로 1시간)하여 형성할 수 있다.For example, an acrylic resin film having a thickness of 1500 nm may be formed as a planarization insulating film on the insulating film. The acrylic resin film may be formed by coating an acrylic resin on the
평탄화 절연막을 형성한 후, 가열 처리를 수행하여도 좋다. 예를 들어, 질소 분위기하에서 250℃로 1시간의 가열 처리를 수행한다.After the planarization insulating film is formed, heat treatment may be performed. For example, heat treatment is performed at 250 ° C. for 1 hour under a nitrogen atmosphere.
상술한 바와 같이, 유리 기판(400)과 트랜지스터(1430) 사이에 보호 절연막(450)이 제공되어 있기 때문에, 유리 기판(400)에 함유되는 제 2 금속 원소가 트랜지스터(1430)로 확산되는 것을 방지할 수 있다.As described above, since the protective
트랜지스터(1430)의 전기 특성의 저하나 변동을 초래하는 요인이 되는 유리 기판에 함유되는 제 2 금속 원소의 확산을 방지할 수 있기 때문에, 트랜지스터(1430)에 안정된 전기 특성을 부여할 수 있다.Since it is possible to prevent the diffusion of the second metal element contained in the glass substrate which causes the deterioration or fluctuation of the electrical characteristics of the
따라서, 산화물 반도체막(403)을 사용한 안정된 전기 특성을 갖는 트랜지스터(1430)를 포함한 신뢰성이 높은 반도체 장치를 제공할 수 있다. 또한, 신뢰성이 높은 반도체 장치를 고수율로 제작하여 고생산성화를 달성할 수 있다.Therefore, a highly reliable semiconductor device including the
(실시형태 6)(Embodiment 6)
본 실시형태에서는 반도체 장치 및 반도체 장치의 제작 방법의 다른 일 형태를 도 14a 및 도 14b를 사용하여 설명한다. 상술한 실시형태와 동일 부분 또는 같은 기능을 갖는 부분 및 공정은 상술한 실시형태와 마찬가지로 수행할 수 있고, 반복 설명은 생략한다. 또한, 같은 부분의 자세한 설명은 생략한다.In this embodiment, another embodiment of the method of manufacturing the semiconductor device and the semiconductor device will be described with reference to FIGS. 14A and 14B. Portions and processes having the same or the same function as the above-described embodiment can be performed in the same manner as the above-described embodiment, and repeated description is omitted. In addition, detailed description of the same part is abbreviate | omitted.
도 14a 및 도 14b에 도시된 트랜지스터(1420)는 채널 보호형(채널 스톱형이라고도 함)이라고 불리는 하부 게이트 구조의 한가지이며, 역스태거형 트랜지스터라고도 하는 트랜지스터의 일례이다. 도 14a는 평면도이고, 도 14a에 도시된 일점 쇄선 C2-D2에서 절단한 부분의 단면이 도 14b에 상당한다.The
트랜지스터(1420)의 채널 길이 방향의 단면도인 도 14b에 도시된 바와 같이, 트랜지스터(1420)를 포함한 반도체 장치는 보호 절연막(450)이 제공된 유리 기판(400) 위에 게이트 전극층(401), 게이트 절연막(452), 산화물 반도체막(403), 절연층(423), 소스 전극층(405a), 드레인 전극층(405b)을 갖는다.As shown in FIG. 14B, which is a cross-sectional view of the
절연층(423)은 적어도 게이트 전극층(401)과 중첩되는 산화물 반도체막(403)의 채널 형성 영역 위를 포함한 산화물 반도체막(403) 위에 제공되며, 채널 보호막으로서 기능한다. 또한, 절연층(423)은 산화물 반도체막(403)에 도달하고 소스 전극층(405a) 또는 드레인 전극층(405b)이 내벽을 덮도록 형성된 개구(425a, 425b)를 갖는다. 따라서, 산화물 반도체막(403)의 주연부는 절연층(423)으로 덮여 있고, 층간 절연막으로서도 기능한다. 게이트 배선과 소스 배선의 교차부에 게이트 절연막(452)뿐만 아니라, 절연층(423)도 층간 절연막으로서 배치함으로써, 기생 용량을 저감할 수 있다.The insulating
트랜지스터(1420)에 있어서, 산화물 반도체막(403)은 절연층(423), 소스 전극층(405a), 및 드레인 전극층(405b)으로 덮여 있는 구성으로 되어 있다.In the
절연층(423)은 플라즈마 CVD법, 스퍼터링법에 의해 형성한 절연막을 에칭에 의해 가공하여 형성할 수 있다. 또한, 절연층(423)의 개구(425a, 425b)의 내벽은 테이퍼 형상을 갖는다.The insulating
절연층(423)은 적어도 게이트 전극층(401)과 중첩되는 산화물 반도체막(403)의 채널 형성 영역 위를 포함한 산화물 반도체막(403) 위에 제공되며, 일부가 채널 보호막으로서 기능한다.The insulating
유리 기판(400)과 게이트 전극층(401) 사이에 보호 절연막(450)을 제공함으로써, 게이트 전극층(401)과 게이트 절연막(452) 사이의 계면에 있어서, 유리 기판(400)에 함유되는 제 2 금속 원소의 농도를 5×1018atoms/cm3 이하(바람직하게는 1×1018atoms/cm3 이하)로 한다.By providing the protective
보호 절연막(450)에는 질화물 절연막을 사용할 수 있다. 예를 들어, 질화 실리콘막, 질화산화 실리콘막 등을 들 수 있다. 보호 절연막(450)은 단층 구조이든 적층 구조이든 어느 쪽이라도 좋다.A nitride insulating film may be used for the protective
또한, 유리 기판(400)으로부터 불순물이 확산되는 것을 방지하기 위한 보호 절연막(450)으로서, 티타늄(Ti), 몰리브덴(Mo), 텅스텐(W), 하프늄(Hf), 탄탈(Ta), 란탄(La), 지르코늄(Zr), 니켈(Ni), 마그네슘(Mg), 바륨(Ba) 및 알루미늄(Al) 중에서 선택되는 임의의 1 종류 이상의 금속 원소를 함유한 금속 산화물 절연막(예를 들어, 산화 알루미늄막, 산화질화 알루미늄막, 산화 하프늄막, 산화 마그네슘막, 산화 지르코늄막, 산화 란탄막, 산화 바륨막), 또는 상술한 금속 원소를 성분으로 하는 금속 질화물 절연막(질화 알루미늄막, 질화산화 알루미늄막)을 사용할 수 있다. 또한, 보호 절연막(450)에는 산화 갈륨막, In-Zr-Zn계 산화물막, In-Fe-Zn계 산화물막, In-Ce-Zn계 산화물막 등도 사용할 수 있다.Further, as a protective
보호 절연막(450)은 금속 질화물 절연막 또는 금속 산화물 절연막 외에 다른 산화물 절연막을 적층하여도 좋다. 예를 들어, 보호 절연막(450)으로서 유리 기판(400) 측으로부터 질화 실리콘막 및 산화질화 실리콘막을 적층하는 구성으로 하여도 좋다.The protective
트랜지스터(1420)의 신뢰성(특성의 안정성)을 저하시키지 않기 위해서 저감해야 되는 금속 원소는 나트륨, 알루미늄, 마그네슘, 칼슘, 스트론튬, 바륨이며, 더 나아가서는 유리 기판(400)에 함유되는 다른 원소인 실리콘이나 붕소도 같은 정도의 수준까지 저감시키는 것이 바람직하다.In order to reduce the reliability (stability of characteristics) of the
상술한 바와 같이, 유리 기판(400)과 트랜지스터(1420) 사이에 보호 절연막(450)이 제공되어 있기 때문에, 유리 기판(400)에 함유되는 제 2 금속 원소가 트랜지스터(1420)로 확산되는 것을 방지할 수 있다.As described above, since the protective
트랜지스터(1420)의 전기 특성의 저하나 변동을 초래하는 요인이 되는 유리 기판에 함유되는 제 2 금속 원소의 확산을 방지할 수 있기 때문에, 트랜지스터(1420)에 안정된 전기 특성을 부여할 수 있다.Since it is possible to prevent the diffusion of the second metal element contained in the glass substrate which causes the deterioration or fluctuation of the electrical characteristics of the
따라서, 산화물 반도체막(403)을 사용한 안정된 전기 특성을 갖는 트랜지스터(1420)를 포함한 신뢰성이 높은 반도체 장치를 제공할 수 있다. 또한, 신뢰성이 높은 반도체 장치를 고수율로 제작하여 고생산성화를 달성할 수 있다.Therefore, a highly reliable semiconductor device including the
(실시형태 7)(Seventh Embodiment)
실시형태 1 내지 실시형태 6 중 어느 형태에서 제시한 트랜지스터를 사용하여 표시 기능을 갖는 반도체 장치(표시 장치라고도 함)를 제작할 수 있다. 또한, 트랜지스터를 포함하는 구동 회로의 일부 또는 전체를, 화소부와 동일한 기판 위에 일체로 형성하여, 시스템 온 패널을 형성할 수 있다.A semiconductor device (also referred to as a display device) having a display function can be manufactured using the transistors described in any one of the first to sixth embodiments. In addition, a part or all of the driving circuit including the transistor may be integrally formed on the same substrate as the pixel portion to form a system on panel.
도 5a에 있어서, 유리 기판(4001) 위에 제공된 화소부(4002)를 둘러싸도록 씰재(4005)가 제공되며 기판(4006)으로 밀봉되어 있다. 도 5a에서는 유리 기판(4001) 위의 씰재(4005)로 둘러싸인 영역과 다른 영역에, IC칩, 또는 별도로 마련된 기판 위에 단결정 반도체막, 또는 다결정 반도체막으로 형성된 주사선 구동 회로(4004), 신호선 구동 회로(4003)가 실장되어 있다. 또한, 별도로 형성된 신호선 구동 회로(4003)와 주사선 구동 회로(4004) 또는 화소부(4002)에 공급되는 각종 신호 및 전위는 FPC(Flexible Printed Circuit)(4018a, 4018b)로부터 공급된다.In FIG. 5A, a
도 5b 및 도 5c에서, 유리 기판(4001) 위에 제공된 화소부(4002)와 주사선 구동 회로(4004)를 둘러싸도록 씰재(4005)가 제공되어 있다. 또한, 화소부(4002)와, 주사선 구동 회로(4004) 위에 기판(4006)이 제공되어 있다. 따라서, 화소부(4002)와 주사선 구동 회로(4004)는 유리 기판(4001)과 씰재(4005)와 기판(4006)에 의해 표시 소자와 함께 밀봉되어 있다. 도 5b 및 도 5c에서는 유리 기판(4001) 위의 씰재(4005)로 둘러싸인 영역과 다른 영역에, IC칩, 또는 별도로 마련된 기판 위에 단결정 반도체막 또는 다결정 반도체막으로 형성된 신호선 구동 회로(4003)가 실장되어 있다. 도 5b 및 도 5c에서는 별도로 형성된 신호선 구동 회로(4003)와 주사선 구동 회로(4004) 또는 화소부(4002)에 공급되는 각종 신호 및 전위는 FPC(4018)로부터 공급된다.5B and 5C, a
또한, 도 5b 및 도 5c에서는 신호선 구동 회로(4003)를 별도로 형성하여 유리 기판(4001)에 실장한 예를 도시하였지만, 이 구성에 한정되지 않는다. 주사선 구동 회로를 별도로 형성하여 실장하여도 좋고, 신호선 구동 회로의 일부 또는 주사선 구동 회로의 일부만을 별도로 형성하여 실장하여도 좋다.In addition, although the signal
또한, 별도로 형성한 구동 회로의 접속 방법은 특별히 한정되지 않고, COG(Chip On Glass) 방법, 와이어 본딩 방법, 또는 TAB(Tape Automated Bonding) 방법 등을 이용할 수 있다. 도 5a는 COG 방법으로 신호선 구동 회로(4003), 주사선 구동 회로(4004)를 실장한 예이고, 도 5b는 COG 방법으로 신호선 구동 회로(4003)를 실장한 예이고, 도 5c는 TAB 방법으로 신호선 구동 회로(4003)를 실장한 예이다.In addition, the connection method of the drive circuit formed separately is not specifically limited, A COG (Chip On Glass) method, a wire bonding method, the Tape Automated Bonding (TAB) method, etc. can be used. 5A is an example in which the signal
또한, 표시 장치는 표시 소자가 밀봉된 상태에 있는 패널과, 상기 패널에 컨트롤러를 포함하는 IC 등을 실장한 상태에 있는 모듈을 포함한다.The display device also includes a panel in which the display element is sealed, and a module in which an IC including a controller is mounted on the panel.
또한, 본 명세서에서의 표시 장치란, 화상 표시 디바이스, 표시 디바이스, 또는 광원(조명 장치를 포함함)을 가리킨다. 또한 커넥터, 예를 들어 FPC 또는 TAB 테이프, 또는 TCP가 장착된 모듈, TAB 테이프나 TCP 끝에 프린트 배선판이 설치된 모듈, 또는 표시 소자에 COG 방식으로 IC(집적 회로)가 직접 실장된 모듈도 모두 표시 장치에 포함되는 것으로 한다.In addition, the display device in this specification refers to an image display device, a display device, or a light source (including an illumination device). Also displays all connectors, such as FPC or TAB tape, or modules with TCP, modules with printed wiring boards at the end of TAB tape or TCP, or modules with integrated circuits (ICs) mounted directly on display elements in a COG manner. It shall be included in.
또한, 유리 기판 위에 제공된 화소부 및 주사선 구동 회로는 복수의 트랜지스터를 가지며, 실시형태 1 내지 실시형태 6 중 어느 형태에서 제시한 트랜지스터를 적용할 수 있다.The pixel portion and the scan line driver circuit provided on the glass substrate have a plurality of transistors, and the transistors described in any of the first to sixth embodiments can be applied.
표시 장치에 형성되는 표시 소자로서는 액정 소자(액정 표시 소자라고도 함), 발광 소자(발광 표시 소자라고도 함)를 사용할 수 있다. 발광 소자는 전류 또는 전압에 의해 휘도가 제어되는 소자를 그 범주에 포함하며, 구체적으로는 무기 EL(Electro Luminescence), 유기 EL 등을 포함한다. 전자 잉크 등 전기적 작용에 의해 명암비가 변화되는 표시 매체도 적용할 수 있다.As a display element formed in a display apparatus, a liquid crystal element (also called liquid crystal display element) and a light emitting element (also called light emitting display element) can be used. The light emitting device includes, in its category, an element whose luminance is controlled by current or voltage, and specifically includes an inorganic EL (Electro Luminescence), an organic EL, and the like. It is also possible to apply a display medium whose contrast ratio changes due to an electrical action such as electronic ink.
반도체 장치의 일 형태에 관해서, 도 7a, 도 7b, 도 16a 및 도 16b를 사용하여 설명한다. 도 7a, 도 7b, 도 16a, 및 도 16b는 도 5b에 도시된 M-N 부분의 단면도에 상당한다.One embodiment of the semiconductor device will be described with reference to FIGS. 7A, 7B, 16A, and 16B. 7A, 7B, 16A, and 16B correspond to sectional views of the M-N portion shown in Fig. 5B.
도 7a, 도 7b, 도 16a, 및 도 16b에 도시된 바와 같이, 반도체 장치는 접속 단자 전극(4015) 및 단자 전극(4016)을 가지고 있으며, 접속 단자 전극(4015) 및 단자 전극(4016)은 이방성 도전막(4019)을 통하여 FPC(4018)가 갖는 단자에 전기적으로 접속되어 있다.As shown in FIGS. 7A, 7B, 16A, and 16B, the semiconductor device has a connecting
접속 단자 전극(4015)은 제 1 전극층(4030)과 동일한 도전막으로 형성되어 있고, 단자 전극(4016)은 트랜지스터(4010, 4011, 4040, 4041)의 소스 전극층 및 드레인 전극층과 동일한 도전막으로 형성되어 있다.The connecting
또한, 유리 기판(4001) 위에 형성된 화소부(4002)와 주사선 구동 회로(4004)는 복수의 트랜지스터를 가지며, 도 7a, 도 7b, 도 16a, 및 도 16b에서는 화소부(4002)에 포함되는 트랜지스터(4010) 또는 트랜지스터(4040)와, 주사선 구동 회로(4004)에 포함되는 트랜지스터(4011) 또는 트랜지스터(4041)를 예시하고 있다. 도 7a, 도 7b, 도 16a, 및 도 16b에서는 트랜지스터(4010), 트랜지스터(4011), 또는 트랜지스터(4040), 트랜지스터(4041) 위에 절연막(4020)이 제공되고, 도 7a, 도 7b, 도 16a, 및 도 16b에서는 추가로 절연막(4021)이 제공되어 있다.In addition, the
트랜지스터(4010), 트랜지스터(4011), 트랜지스터(4040), 트랜지스터(4041)로서는 실시형태 1 내지 실시형태 6 중 어느 형태에서 제시한 트랜지스터를 적용할 수 있다. 본 실시형태에서는 트랜지스터(4010), 트랜지스터(4011)에는 실시형태 2에서 제시한 트랜지스터(430)와 같은 구조를 갖는 트랜지스터를 적용하고, 트랜지스터(4040), 트랜지스터(4041)에는 실시형태 5에서 제시한 트랜지스터(1430)와 같은 구조를 갖는 트랜지스터를 적용한 예를 제시한다. 트랜지스터(4010), 트랜지스터(4011), 트랜지스터(4040), 트랜지스터(4041)는 산화물 반도체막 위에 채널 보호막으로서 기능하는 절연층이 제공된 하부 게이트 구조의 스태거형 트랜지스터이다.As the
트랜지스터(4010), 트랜지스터(4011)의 게이트 전극층은 제 1 게이트 절연막(4023)으로 덮여 있어, 트랜지스터(4010), 트랜지스터(4011)의 제 2 게이트 절연막 및 산화물 반도체막은 유리 기판(4001)에 함유되는 제 1 금속 원소로 인한 오염으로부터 보호되고 있다. 따라서, 트랜지스터(4010), 트랜지스터(4011)의 제 1 게이트 절연막(4023)과 제 2 게이트 절연막 사이의 계면에 있어서, 유리 기판(4001)에 함유되는 제 1 금속 원소의 농도를 5×1018atoms/cm3 이하(바람직하게는 1×1018atoms/cm3 이하)로 할 수 있다.The gate electrode layers of the
제 1 게이트 절연막(4023)에는 박막의 질화물 절연막을 사용할 수 있다. 예를 들어, 질화 실리콘막, 질화산화 실리콘막 등을 들 수 있다. 제 1 게이트 절연막(4023)의 막 두께는 얇게 할 수 있으며, 30nm 이상 50nm 이하로 할 수 있다. 제 1 게이트 절연막(4023)은 단층 구조이든 적층 구조이든 어느 쪽이라도 좋다. 본 실시형태에서는 제 1 게이트 절연막(4023)으로서 질화 실리콘막을 사용한다.A thin film nitride insulating film may be used for the first
도 16a 및 도 16b에 도시된 반도체 장치에 있어서, 유리 기판(4001)과 트랜지스터(4040), 트랜지스터(4041) 사이에 보호 절연막(4053)이 제공되어 있다. 보호 절연막(4053)은 하지막으로서 기능하는 절연막이다. 보호 절연막(4053)에는 질화물 절연막을 사용할 수 있다. 예를 들어, 질화 실리콘막, 질화산화 실리콘막 등을 들 수 있다. 보호 절연막(4053)은 단층 구조이든 적층 구조이든 어느 쪽이라도 좋다. 본 실시형태에서는 보호 절연막(4053)으로서 질화 실리콘막을 사용한다.In the semiconductor device shown in FIGS. 16A and 16B, a protective
트랜지스터(4040), 트랜지스터(4041)는 보호 절연막(4053)으로 덮인 유리 기판(4001) 위에 제공되어 있어, 유리 기판(4001)에 함유되는 제 2 금속 원소로 인한 오염으로부터 보호되고 있다. 따라서, 트랜지스터(4040), 트랜지스터(4041)의 게이트 전극층과 게이트 절연막 사이의 계면에 있어서, 유리 기판(4001)에 함유되는 제 2 금속 원소의 농도를 5×1018atoms/cm3 이하(바람직하게는 1×1018atoms/cm3 이하)로 할 수 있다.The
따라서, 도 7a, 도 7b, 도 16a, 및 도 16b에 도시된 본 실시형태의 산화물 반도체막을 사용한 안정된 전기 특성을 갖는 트랜지스터(4010), 트랜지스터(4011), 또는 트랜지스터(4040), 트랜지스터(4041)를 포함한 반도체 장치로서 신뢰성이 높은 반도체 장치를 제작할 수 있다. 또한, 이러한 신뢰성이 높은 반도체 장치를 고수율로 제작하여 고생산성화를 달성할 수 있다.Therefore, the
또한, 구동 회로용 트랜지스터(4011, 4041)의 산화물 반도체막의 채널 형성 영역과 중첩되는 위치에 추가적으로 도전층을 제공하여도 좋다. 도전층을 산화물 반도체막의 채널 형성 영역과 중첩되는 위치에 제공함으로써, 바이어스-열 스트레스 시험(BT 시험) 전후에서의 트랜지스터(4011, 4041)의 임계값 전압의 변화량을 더욱 저감시킬 수 있다. 또한, 도전층은 전위가 트랜지스터(4011, 4041)의 게이트 전극층과 동일하든 상이하든 어느 쪽이라도 좋고, 제 2 게이트 전극층으로서 기능시킬 수도 있다. 또한, 도전층의 전위가 GND, 0V, 또는 플로팅 상태이어도 좋다.The conductive layer may be further provided at positions overlapping with the channel formation region of the oxide semiconductor film of the
또한, 상기 도전층은 외부의 전장(電場)을 차폐하는 기능, 즉 외부의 전장이 내부(트랜지스터를 포함하는 회로부)에 작용하지 않도록 하는 기능(특히, 정전기에 대한 정전 차폐 기능)도 갖는다. 도전층의 차폐 기능에 의해, 정전기 등 외부의 전장의 영향으로 인하여 트랜지스터의 전기적 특성이 변동되는 것을 방지할 수 있다.In addition, the conductive layer also has a function of shielding an external electric field, that is, a function of preventing the external electric field from acting on the inside (circuit including a transistor) (especially an electrostatic shielding function against static electricity). By the shielding function of the conductive layer, it is possible to prevent variations in the electrical characteristics of the transistor due to the influence of an external electric field such as static electricity.
화소부(4002)에 제공된 트랜지스터(4010, 4040)는 표시 소자와 전기적으로 접속되어, 표시 패널을 구성한다. 표시 소자는 표시를 수행할 수 있으면 특별한 것에 한정되지 않고 다양한 표시 소자를 사용할 수 있다.The
도 7a 및 도 16a에 표시 소자로서 액정 소자를 사용한 액정 표시 장치의 예를 도시하였다. 도 7a 및 도 16a에 있어서, 표시 소자인 액정 소자(4013)는 제 1 전극층(4030), 제 2 전극층(4031), 및 액정 조성물(4008)을 포함한다. 또한, 배향막으로서 기능하는 절연막(4032, 4033)이 액정 조성물(4008)을 끼우도록 형성되어 있다. 제 2 전극층(4031)은 기판(4006) 측에 제공되고, 제 1 전극층(4030)과 제 2 전극층(4031)은 액정 조성물(4008)을 개재하여 적층된 구성으로 되어 있다.7A and 16A show an example of a liquid crystal display device using a liquid crystal element as the display element. 7A and 16A, the
또한, 스페이서(4035)는 절연막을 선택적으로 에칭함으로써 얻어지는 주상(柱狀)의 스페이서이며, 액정 조성물(4008)의 두께(셀 갭)를 제어하기 위하여 형성되어 있다. 또한, 구(球)상의 스페이서를 사용하여도 좋다.In addition, the
표시 소자로서 액정 소자를 사용하는 경우, 서모트로픽 액정, 저분자 액정, 고분자 액정, 고분자 분산형 액정, 강유전성 액정, 반강유전성 액정 등을 사용할 수 있다. 이들 액정 재료(액정 조성물)는 조건에 따라 콜레스테릭(cholesteric)상, 스멕틱상, 큐빅상, 키랄 네마틱상, 등방상 등을 나타낸다.When a liquid crystal element is used as the display element, a thermotropic liquid crystal, a low molecular liquid crystal, a polymer liquid crystal, a polymer dispersed liquid crystal, a ferroelectric liquid crystal, an antiferroelectric liquid crystal, or the like can be used. These liquid crystal materials (liquid crystal composition) show a cholesteric phase, a smectic phase, a cubic phase, a chiral nematic phase, an isotropic phase, etc. according to conditions.
또한, 액정 조성물(4008)에, 배향막을 사용하지 않는 블루상(blue phase)을 발현하는 액정 조성물을 사용하여도 좋다. 이 경우, 액정 조성물(4008)과, 제 1 전극층(4030) 및 제 2 전극층(4031)은 접촉하는 구조가 된다. 블루상은 액정상의 하나이며, 콜레스테릭 액정을 계속해서 승온하면, 콜레스테릭상으로부터 등방상으로 전이하기 직전에 발현되는 상이다. 블루상은 액정 및 키랄제를 혼합시킨 액정 조성물을 사용하여 발현할 수 있다. 또한, 블루상이 발현되는 온도 범위를 넓히기 위해서, 블루상을 발현하는 액정 조성물에 중합성 단량체 및 중합 개시제 등을 첨가하고, 고분자 안정화시키는 처리를 수행하여 액정 조성물을 형성할 수도 있다. 블루상을 발현하는 액정 조성물은 응답 속도가 짧고, 광학적 등방성이기 때문에 배향 처리가 불필요하고, 시야각 의존성이 작다. 또한, 배향막을 제공하지 않아도 되어서 러빙 처리도 불필요하게 되기 때문에, 러빙 처리로 인한 정전 파괴를 방지할 수 있고, 제작 공정시의 액정 표시 장치의 불량이나 파손을 경감할 수 있다. 따라서, 액정 표시 장치의 생산성을 향상시킬 수 있다. 산화물 반도체막을 사용하는 트랜지스터는 정전기의 영향으로 인하여 트랜지스터의 전기적인 특성이 현저하게 변동되어 설계 범위를 일탈할 우려가 있다. 따라서, 산화물 반도체막을 사용하는 트랜지스터를 갖는 액정 표시 장치에 블루상을 발현하는 액정 조성물을 사용하는 것은 더 효과적이다.In addition, you may use the liquid crystal composition which expresses the blue phase which does not use an alignment film for the
또한, 액정 재료의 고유 저항은 1×109Ω·cm 이상이며, 바람직하게는 1×1011Ω·cm 이상이며, 더욱 바람직하게는 1×1012Ω·cm 이상이다. 또한, 본 명세서에서의 고유 저항의 값은 20℃에서 측정한 값으로 한다.The resistivity of the liquid crystal material is 1 × 10 9 Ω · cm or more, preferably 1 × 10 11 Ω · cm or more, and more preferably 1 × 10 12 Ω · cm or more. In addition, the value of specific resistance in this specification is made into the value measured at 20 degreeC.
액정 표시 장치에 형성되는 유지 용량의 크기는 화소부에 배치되는 트랜지스터의 누설 전류 등을 고려하여 소정 기간 동안 전하를 유지할 수 있도록 설정된다. 유지 용량의 크기는 트랜지스터의 오프 전류 등을 고려하여 설정하면 좋다. 본 명세서에서 제시하는 산화물 반도체막을 갖는 트랜지스터를 이용함으로써, 각 화소에서의 액정 용량에 대하여 1/3 이하, 바람직하게는 1/5 이하의 용량의 크기를 갖는 유지 용량을 형성하면 충분하다.The size of the storage capacitor formed in the liquid crystal display device is set so that the charge can be maintained for a predetermined period in consideration of leakage current and the like of the transistor disposed in the pixel portion. The size of the holding capacitor may be set in consideration of the off current of the transistor and the like. By using a transistor having an oxide semiconductor film as described herein, it is sufficient to form a storage capacitor having a size of 1/3 or less, preferably 1/5 or less of the liquid crystal capacitance in each pixel.
본 명세서에서 제시하는 산화물 반도체막을 사용한 트랜지스터는 오프 상태에서의 전류값(오프 전류값)을 낮게 제어할 수 있다. 따라서, 화상 신호 등의 전기 신호의 유지 시간을 길게 할 수 있고 전원이 온(on)된 상태에서는 기록 간격도 길게 설정할 수 있다. 따라서, 리프레쉬 동작의 빈도를 줄일 수 있기 때문에, 소비 전력을 억제하는 효과가 있다.In the transistor using the oxide semiconductor film described herein, the current value (off current value) in the off state can be controlled to be low. Therefore, the holding time of an electrical signal such as an image signal can be lengthened, and the recording interval can also be set long when the power supply is turned on. Therefore, since the frequency of the refresh operation can be reduced, there is an effect of suppressing power consumption.
또한, 본 명세서에서 제시하는 산화물 반도체막을 사용한 트랜지스터는 비교적 높은 전계 효과 이동도가 얻어지기 때문에 고속 구동이 가능하다. 예를 들어, 이러한 고속 구동이 가능한 트랜지스터를 액정 표시 장치에 사용함으로써, 화소부의 스위칭 트랜지스터와, 구동 회로부에 사용하는 드라이버 트랜지스터를 동일한 기판 위에 형성할 수 있다. 즉, 별도로 구동 회로로서 실리콘 웨이퍼 등으로 형성된 반도체 장치를 사용할 필요가 없기 때문에, 반도체 장치의 부품 수를 삭감할 수 있다. 또한, 화소부에서도 고속 구동이 가능한 트랜지스터를 사용함으로써, 고화질의 화상을 제공할 수 있다.In addition, the transistor using the oxide semiconductor film described herein can be driven at high speed because a relatively high field effect mobility can be obtained. For example, by using such a transistor capable of high speed driving in a liquid crystal display device, a switching transistor of a pixel portion and a driver transistor for use in a driving circuit portion can be formed on the same substrate. That is, since there is no need to use a semiconductor device formed of a silicon wafer or the like separately as a driving circuit, the number of components of the semiconductor device can be reduced. In addition, by using a transistor capable of high-speed driving in the pixel portion, it is possible to provide a high quality image.
액정 표시 장치에는 TN(Twisted Nematic) 모드, IPS(In-Plane-Switching) 모드, FFS(Fringe Field Switching) 모드, ASM(Axially Symmetric aligned Micro-cell) 모드, OCB(Optical Compensated Birefringence) 모드, FLC(Ferroelectric Liquid Crystal) 모드, AFLC(AntiFerroelectric Liquid Crystal) 모드 등을 이용할 수 있다.Liquid crystal displays include twisted nematic (TN) mode, in-plane-switching (IPS) mode, fringe field switching (FSF) mode, axially symmetric aligned micro-cell (ASM) mode, optically compensated birefringence (OCB) mode, and FLC (FLC) Ferroelectric Liquid Crystal mode, Antiferroelectric Liquid Crystal (AFLC) mode, and the like can be used.
또한, 노멀리 블랙(normally black)형 액정 표시 장치, 예를 들어 수직 배향(VA) 모드를 채용한 투과형 액정 표시 장치로 하여도 좋다. 수직 배향 모드로서는, 몇 가지 예를 들 수 있는데, 예를 들어 MVA(Multi-Domain Vertical Alignment) 모드, PVA(Patterned Vertical Alignment) 모드, ASV(Advanced Super View) 모드 등을 이용할 수 있다. 또한, VA형 액정 표시 장치에 적용할 수도 있다. VA형 액정 표시 장치란 액정 표시 패널의 액정 분자의 배열을 제어하는 방식 중의 한가지이다. VA형 액정 표시 장치는 전압이 인가되지 않을 때에 액정 분자가 패널 면에 수직인 방향으로 향하는 방식이다. 또한, 화소(픽셀)를 몇 개의 영역(서브 픽셀)으로 나누고 각각 다른 방향으로 분자를 배향하도록 구성되는 멀티 도메인화 또는 멀티 도메인 설계라는 방법을 이용할 수 있다.Further, a normally black liquid crystal display device, for example, a transmissive liquid crystal display device employing a vertical alignment (VA) mode may be used. Examples of the vertical alignment mode include some examples, and for example, a multi-domain vertical alignment (MVA) mode, a patterned vertical alignment (PVA) mode, an advanced super view (ASV) mode, and the like can be used. Moreover, it can also be applied to VA type liquid crystal display device. The VA type liquid crystal display device is one of methods of controlling the arrangement of liquid crystal molecules in the liquid crystal display panel. The VA liquid crystal display is a system in which liquid crystal molecules are directed in a direction perpendicular to the panel surface when no voltage is applied. In addition, a method called multi-domainization or multi-domain design may be used, which is configured to divide a pixel (pixel) into several regions (sub pixels) and orient molecules in different directions, respectively.
또한, 표시 장치에 있어서, 블랙 매트릭스(차광층), 편광 부재, 위상차 부재, 반사 방지 부재 등의 광학 부재(광학 기판) 등은 적절히 제공한다. 예를 들어, 편광 기판 및 위상차 기판에 의한 원 편광을 이용하여도 좋다. 또한, 광원으로서 백 라이트, 사이드 라이트 등을 사용하여도 좋다.In the display device, an optical member (optical substrate) such as a black matrix (light shielding layer), a polarizing member, a retardation member, an antireflection member, or the like is appropriately provided. For example, circularly polarized light by a polarizing substrate and a phase difference substrate may be used. Further, a back light, a side light, or the like may be used as the light source.
또한, 화소부에서의 표시 방식으로서는 프로그레시브 방식이나 인터레이스 방식 등을 이용할 수 있다. 또한, 컬러 표시할 때, 화소에서 제어하는 색 요소로서는 RGB(R은 적색, G는 녹색, B는 청색을 나타냄)의 3색에 한정되지 않는다. 예를 들어, RGBW(W는 백색을 나타냄), 또는 RGB에, 황색, 시안(cyan), 마젠타(magenta) 등을 1색 이상 추가한 것이 있다. 또한, 색 요소의 도트마다 그 표시 영역의 크기가 상이하여도 좋다. 다만, 제시된 발명은 컬러 표시의 표시 장치에 한정되는 것이 아니며, 흑백 표시의 표시 장치에 적용할 수도 있다.As the display method in the pixel portion, a progressive method, an interlace method, or the like can be used. In color display, the color elements controlled by the pixel are not limited to three colors of RGB (R represents red, G represents green, and B represents blue). For example, RGBW (W represents white) or RGB, yellow, cyan, magenta, etc., have added one or more colors. Further, the size of the display area may be different for each color element dot. However, the present invention is not limited to the display device of the color display, but may be applied to the display device of the monochrome display.
또한, 표시 장치에 포함되는 표시 소자로서, 일렉트로루미네선스를 이용하는 발광 소자를 적용할 수 있다. 일렉트로루미네선스를 이용하는 발광 소자는 발광 재료가 유기 화합물인지, 무기 화합물인지에 따라 구별되고, 일반적으로는 전자(前者)는 유기 EL 소자, 후자는 무기 EL 소자라고 불린다.In addition, as a display element included in the display device, a light emitting element using an electroluminescence can be applied. The light emitting element using the electroluminescence is classified according to whether the light emitting material is an organic compound or an inorganic compound, and in general, the former is called an organic EL element, and the latter is called an inorganic EL element.
유기 EL 소자는 발광 소자에 전압을 인가함으로써, 한 쌍의 전극으로부터 전자 및 정공이 각각 발광성 유기 화합물을 함유한 층에 주입되어, 전류가 흐른다. 그리고, 이들 캐리어(전자 및 정공)가 재결합함으로써, 발광성 유기 화합물이 여기 상태를 형성하고, 이 여기 상태가 기저 상태로 되돌아올 때 발광한다. 이러한 메커니즘으로 인하여, 이러한 발광 소자는 전류 여기형 발광 소자라고 불린다. 본 실시형태에서는 발광 소자로서 유기 EL 소자를 사용한 예를 제시한다.By applying a voltage to the light emitting element, the organic EL element is injected with electrons and holes from the pair of electrodes into the layer containing the luminescent organic compound, respectively, and a current flows. Then, by recombination of these carriers (electrons and holes), the luminescent organic compound forms an excited state and emits light when the excited state returns to the ground state. Due to this mechanism, such a light emitting element is called a current excited type light emitting element. In this embodiment, an example in which an organic EL element is used as a light emitting element is presented.
무기 EL 소자는 그 소자 구성에 따라, 분산형 무기 EL 소자와 박막형 무기 EL 소자로 분류된다. 분산형 무기 EL 소자는 발광 재료의 입자를 바인더 중에 분산시킨 발광층을 갖고, 발광 메커니즘은 도너 준위와 억셉터 준위를 이용하는 도너-억셉터 재결합형 발광이다. 박막형 무기 EL 소자는 유전체층이 발광층을 끼우고, 또한 이것을 전극 사이에 끼운 구조이며, 발광 메커니즘은 금속 이온의 내각 전자 전이(inner-shell electron transition)를 이용하는 국재(局在)형 발광이다. 또한, 여기서는 발광 소자로서 유기 EL 소자를 사용한 예에 대해서 설명한다.The inorganic EL element is classified into a dispersion-type inorganic EL element and a thin-film inorganic EL element according to its element structure. The dispersed inorganic EL device has a light emitting layer in which particles of a light emitting material are dispersed in a binder, and the light emitting mechanism is donor-acceptor recombination type light emission using a donor level and an acceptor level. The thin-film inorganic EL device has a structure in which a dielectric layer sandwiches a light emitting layer and sandwiches it between electrodes, and the light emitting mechanism is localized light emission using an inner-shell electron transition of metal ions. In addition, the example which used the organic electroluminescent element as a light emitting element is demonstrated here.
발광 소자는 발광을 추출하기 위해서 적어도 한 쌍의 전극 중 한쪽이 투광성을 가지면 좋다. 그리고, 기판 위에 트랜지스터 및 발광 소자를 형성하고, 기판과는 반대 측의 면으로부터 발광을 추출하는 상면 사출, 기판 측의 면으로부터 발광을 추출하는 하면 사출, 기판 측 및 기판과는 반대 측의 면으로부터 발광을 추출하는 양면 사출 구조의 발광 소자가 있고, 어느 사출 구조의 발광 소자나 적용할 수 있다.In the light emitting element, one of the at least one pair of electrodes may have a light transmitting property in order to extract light emission. Then, a transistor and a light emitting element are formed on the substrate, and the upper surface ejection extracts light emission from the surface on the opposite side from the substrate, the lower surface ejection extracts light emission from the surface on the substrate side, from the surface on the side opposite to the substrate and the substrate. There exists a light emitting element of the double-sided injection structure which extracts light emission, and the light emitting element of any injection structure can be applied.
도 6a, 도 6b, 도 7b, 도 15a, 도 15b, 및 도 16b에 표시 소자로서 발광 소자를 사용한 발광 장치의 예를 도시하였다.6A, 6B, 7B, 15A, 15B, and 16B show examples of light emitting devices using light emitting elements as display elements.
도 6a는 발광 장치의 평면도이며, 도 6a에 도시된 일점 쇄선 V1-W1, V2-W2, 및 V3-W3에서 절단한 부분의 단면이 도 6b에 상당한다. 또한, 도 6a의 평면도에서는 전계 발광층(542) 및 제 2 전극층(543)을 생략하고 도시하지 않았다.FIG. 6A is a plan view of the light emitting device, and a cross section of a portion cut in dashed-dotted lines V1-W1, V2-W2, and V3-W3 shown in FIG. 6A corresponds to FIG. 6B. 6A, the
도 6a 및 도 6b에 도시된 발광 장치는 유리 기판(500) 위에 트랜지스터(510), 용량 소자(520), 배선층 교차부(530)를 가지고 있으며, 트랜지스터(510)는 발광 소자(540)에 전기적으로 접속되어 있다. 또한, 도 6a 및 도 6b는 유리 기판(500)을 통과하여 발광 소자(540)로부터의 빛을 추출하는 하면 사출형 구조의 발광 장치를 도시한 것이다.6A and 6B have a
트랜지스터(510)로서는 실시형태 1 내지 실시형태 6 중 어느 형태에서 제시한 트랜지스터를 적용할 수 있다. 본 실시형태에서는 실시형태 3에서 제시한 트랜지스터(420)와 같은 구조를 갖는 트랜지스터를 적용한 예를 제시한다. 트랜지스터(510)는 산화물 반도체막 위에 채널 보호막으로서 기능하는 절연층이 제공된 하부 게이트 구조의 스태거형 트랜지스터이다.As the
트랜지스터(510)는 게이트 전극층(511a, 511b), 제 1 게이트 절연막(501), 제 2 게이트 절연막(502), 산화물 반도체막(512), 소스 전극층 또는 드레인 전극층으로서 기능하는 도전층(513a, 513b)을 포함한다.The
트랜지스터(510)의 게이트 전극층은 제 1 게이트 절연막(501)으로 덮여 있어, 트랜지스터(510)의 제 2 게이트 절연막(502) 및 산화물 반도체막(512)은 유리 기판(500)에 함유되는 제 1 금속 원소로 인한 오염으로부터 보호되고 있다. 따라서, 제 1 게이트 절연막(501)과 제 2 게이트 절연막(502) 사이의 계면에 있어서, 유리 기판(500)에 함유되는 제 1 금속 원소의 농도를 5×1018atoms/cm3 이하(바람직하게는 1×1018atoms/cm3 이하)로 할 수 있다.The gate electrode layer of the
제 1 게이트 절연막(501)에는 박막의 질화물 절연막을 사용할 수 있다. 예를 들어, 질화 실리콘막, 질화산화 실리콘막 등을 들 수 있다. 제 1 게이트 절연막(501)의 막 두께는 얇게 할 수 있으며, 30nm 이상 50nm 이하로 할 수 있다. 제 1 게이트 절연막(501)은 단층 구조이든 적층 구조이든 어느 쪽이라도 좋다. 본 실시형태에서는 제 1 게이트 절연막(501)으로서 질화 실리콘막을 사용한다.A thin film nitride insulating film may be used for the first
따라서, 도 6a 및 도 6b에 도시된 본 실시형태의 산화물 반도체막(512)을 사용한 안정된 전기 특성을 갖는 트랜지스터(510)를 포함한 반도체 장치로서 신뢰성이 높은 반도체 장치를 제공할 수 있다. 또한, 이러한 신뢰성이 높은 반도체 장치를 고수율로 제작하여 고생산성화를 달성할 수 있다.Therefore, a highly reliable semiconductor device can be provided as a semiconductor device including the
용량 소자(520)는 도전층(521a, 521b), 제 2 게이트 절연막(502), 산화물 반도체막(522), 도전층(523)을 포함하며, 도전층(521a, 521b)과 도전층(523)이 제 2 게이트 절연막(502) 및 산화물 반도체막(522)을 끼운 구성으로 함으로써 용량을 형성한다.The
배선층 교차부(530)는 게이트 전극층(511a, 511b)과 도전층(533)의 교차부이며, 게이트 전극층(511a, 511b)과 도전층(533)은 제 2 게이트 절연막(502) 및 제 1 게이트 절연막(501)을 사이에 두고 교차한다. 실시형태 3에서 제시한 구조로 하면, 배선층 교차부(530)는 게이트 전극층(511a, 511b)과 도전층(533) 사이에 제 2 게이트 절연막(502)뿐만 아니라 제 1 게이트 절연막(501)도 배치할 수 있기 때문에, 게이트 전극층(511a, 511b)과 도전층(533) 사이에 발생하는 기생 용량을 저감시킬 수 있다.The
도 15a는 발광 장치의 평면도이며, 도 15a에 도시된 일점 쇄선 V4-W4, V5-W5, 및 V6-W6에서 절단한 부분의 단면이 도 15b에 상당한다. 또한, 도 15a의 평면도에서는 전계 발광층(542) 및 제 2 전극층(543)을 생략하고 도시하지 않았다.FIG. 15A is a plan view of the light emitting device, and a cross section of a portion cut in dashed-dotted lines V4-W4, V5-W5, and V6-W6 shown in FIG. 15A corresponds to FIG. 15B. In the plan view of FIG. 15A, the
도 15a 및 도 15b에 도시된 발광 장치는 하지막으로서 기능하는 보호 절연막(550)이 제공된 유리 기판(500) 위에 트랜지스터(1510), 용량 소자(1520), 배선층 교차부(1530)를 가지고 있으며, 트랜지스터(1510)는 발광 소자(540)에 전기적으로 접속되어 있다. 또한, 도 15a 및 도 15b는 유리 기판(500)을 통과하여 발광 소자(540)로부터의 빛을 추출하는 하면 사출형 구조의 발광 장치를 도시한 것이다.15A and 15B have a
보호 절연막(550)에는 질화물 절연막을 사용할 수 있다. 예를 들어, 질화 실리콘막, 질화산화 실리콘막 등을 들 수 있다. 보호 절연막(550)은 단층 구조이든 적층 구조이든 어느 쪽이라도 좋다. 본 실시형태에서는 보호 절연막(550)으로서 질화 실리콘막을 사용한다.A nitride insulating film may be used for the protective
트랜지스터(1510)로서는 실시형태 1 내지 실시형태 6 중 어느 형태에서 제시한 트랜지스터를 적용할 수 있다. 본 실시형태에서는 실시형태 6에서 제시한 트랜지스터(1420)와 같은 구조를 갖는 트랜지스터를 적용한 예를 제시한다. 트랜지스터(1510)는 산화물 반도체막 위에 채널 보호막으로서 기능하는 절연층이 제공된 하부 게이트 구조의 스태거형 트랜지스터이다.As the
트랜지스터(1510)는 게이트 전극층(511a, 511b), 게이트 절연막(592), 산화물 반도체막(512), 절연층(503), 소스 전극층 또는 드레인 전극층으로서 기능하는 도전층(513a, 513b)을 포함한다.The
트랜지스터(1510)는 채널 보호막으로서 기능하는 절연층(503)이 적어도 게이트 전극층(511a, 511b)과 중첩되는 산화물 반도체막(512)의 채널 형성 영역 위를 포함한 산화물 반도체막(512) 위에 제공되어 있으며, 또한 산화물 반도체막(512)에 도달하고 소스 전극층 또는 드레인 전극층으로서 기능하는 도전층(513a, 513b)이 내벽을 덮도록 형성된 개구를 갖는다.The
트랜지스터(1510)는 보호 절연막(550)으로 덮인 유리 기판(500) 위에 제공되어 있어, 유리 기판(500)에 함유되는 제 2 금속 원소로 인한 오염으로부터 보호되고 있다. 따라서, 트랜지스터(1510)의 게이트 전극층(511a, 511b)과 게이트 절연막(592) 사이의 계면에 있어서, 유리 기판(500)에 함유되는 제 2 금속 원소의 농도를 5×1018atoms/cm3 이하(바람직하게는 1×1018atoms/cm3 이하)로 할 수 있다.The
따라서, 도 15a 및 도 15b에 도시된 본 실시형태의 산화물 반도체막(512)을 사용한 안정된 전기 특성을 갖는 트랜지스터(1510)를 포함한 반도체 장치로서 신뢰성이 높은 반도체 장치를 제공할 수 있다. 또한, 이러한 신뢰성이 높은 반도체 장치를 고수율로 제작하여 고생산성화를 달성할 수 있다.Therefore, a highly reliable semiconductor device can be provided as a semiconductor device including the
용량 소자(1520)는 도전층(521a, 521b), 게이트 절연막(592), 산화물 반도체막(522), 도전층(523)을 포함하며, 도전층(521a, 521b)과 도전층(523)이 게이트 절연막(592) 및 산화물 반도체막(522)을 끼운 구성으로 함으로써 용량을 형성한다.The
배선층 교차부(1530)는 게이트 전극층(511a, 511b)과 도전층(533)의 교차부이며, 게이트 전극층(511a, 511b)과 도전층(533)은 게이트 절연막(592) 및 절연층(503)을 사이에 두고 교차한다. 실시형태 3에서 제시한 구조로 하면, 배선층 교차부(1530)는 게이트 전극층(511a, 511b)과 도전층(533) 사이에 게이트 절연막(592)뿐만 아니라 절연층(503)도 배치할 수 있기 때문에, 게이트 전극층(511a, 511b)과 도전층(533) 사이에 발생하는 기생 용량을 저감시킬 수 있다.The
본 실시형태에서는 게이트 전극층(511a) 및 도전층(521a)으로서 막 두께 30nm의 티타늄막을 사용하고, 게이트 전극층(511b) 및 도전층(521b)으로서 막 두께 200nm의 구리 박막을 사용한다. 따라서, 게이트 전극층은 티타늄막과 구리 박막의 적층 구조가 된다.In this embodiment, a titanium film having a thickness of 30 nm is used as the
산화물 반도체막(512, 522)으로서는 막 두께 25nm의 IGZO막을 사용한다.As the
트랜지스터(510, 1510), 용량 소자(520, 1520), 및 배선층 교차부(530, 1530) 위에는 층간 절연막(504)이 형성되고, 층간 절연막(504) 위에 발광 소자(540)와 중첩되는 영역에 컬러 필터층(505)이 제공되어 있다. 층간 절연막(504) 및 컬러 필터층(505) 위에는 평탄화 절연막으로서 기능하는 절연막(506)이 제공되어 있다.An interlayer insulating
절연막(506) 위에 제 1 전극층(541), 전계 발광층(542), 제 2 전극층(543)의 순서로 적층한 적층 구조를 포함한 발광 소자(540)가 제공되어 있다. 발광 소자(540)와 트랜지스터(510) 또는 트랜지스터(1510)는 도전층(513a)에 도달하는 절연막(506) 및 층간 절연막(504)에 형성된 개구에서 제 1 전극층(541) 및 도전층(513a)과 접촉함으로써 전기적으로 접속되어 있다. 또한, 제 1 전극층(541)의 일부 및 상기 개구를 덮도록 격벽(507)이 제공되어 있다.A
층간 절연막(504)에는 플라즈마 CVD법으로 형성된 막 두께 200nm 이상 600nm 이하의 산화질화 실리콘막을 사용할 수 있다. 또한, 절연막(506)에는 막 두께 1500nm의 감광성 아크릴막, 격벽(507)에는 막 두께 1500nm의 감광성 폴리이미드막을 사용할 수 있다.As the
컬러 필터층(505)으로서는 예를 들어 유채색의 투광성 수지를 사용할 수 있다. 유채색의 투광성 수지로서는 감광성, 비감광성의 유기 수지를 사용할 수 있지만, 감광성의 유기 수지층을 사용하면, 레지스트 마스크 수를 삭감할 수 있어 공정이 간략화되기 때문에 바람직하다.As the
유채색은 흑색, 회색, 백색 등의 무채색을 제외한 색이며, 컬러 필터층은 착색된 유채색의 빛만을 투과하는 재료로 형성된다. 유채색으로서는 적색, 녹색, 청색 등을 사용할 수 있다. 또한, 시안, 마젠타, 황색 등을 사용하여도 좋다. '착색된 유채색의 빛만을 투과한다'란 컬러 필터층에서의 투과광이 그 유채색의 빛의 파장에 피크를 갖는다는 것을 의미한다. 컬러 필터층의 막 두께는 포함시키는 착색 재료의 농도와 빛의 투과율의 관계를 고려하여, 최적의 막 두께가 되도록 적절히 제어하면 좋다. 예를 들어, 컬러 필터층(505)의 막 두께는 1500nm 이상 2000nm 이하로 하면 좋다.The chromatic color is a color except for achromatic colors such as black, gray, and white, and the color filter layer is formed of a material that transmits only colored chromatic light. Red, green, blue, etc. can be used as a chromatic color. Cyan, magenta, yellow, or the like may also be used. "Transmitting only colored pigmented light" means that the transmitted light in the color filter layer has a peak at the wavelength of the colored light. What is necessary is just to control the film thickness of a color filter layer suitably so that it may become an optimal film thickness in consideration of the relationship between the density | concentration of the coloring material to be included, and light transmittance. For example, the thickness of the
도 7b 및 도 16b에 도시된 발광 장치에서는 표시 소자인 발광 소자(4513)는 화소부(4002)에 제공된 트랜지스터(4010) 또는 트랜지스터(4040)와 전기적으로 접속되어 있다. 또한, 발광 소자(4513)의 구성은 도면에 도시된 바와 같은 제 1 전극층(4030), 전계 발광층(4511), 제 2 전극층(4031)이 적층된 구조에 한정되지 않는다. 발광 소자(4513)로부터 추출하는 빛의 방향 등에 맞추어 발광 소자(4513)의 구성은 적절히 바꿀 수 있다.In the light emitting devices shown in FIGS. 7B and 16B, the
격벽(4510, 507)은 유기 절연 재료, 또는 무기 절연 재료를 사용하여 형성한다. 특히 감광성의 수지 재료를 사용하여 격벽을 형성하고, 제 1 전극층(4030, 541) 위에 개구부를 형성하고, 그 개구부의 측벽이 연속된 곡률을 갖는 경사면이 되도록 형성하는 것이 바람직하다.The
전계 발광층(4511, 542)은 단일의 층으로 구성되어도 좋고, 복수의 층이 적층되도록 구성되어도 좋다.The
발광 소자(4513, 540)에 산소, 수소, 수분, 이산화탄소 등이 침입되지 않도록 제 2 전극층(4031, 543) 및 격벽(4510, 507) 위에 보호막을 형성하여도 좋다. 보호막으로서는 질화 실리콘막, 질화산화 실리콘막, DLC막 등을 형성할 수 있다.A protective film may be formed on the
또한, 발광 소자(4513, 540)에 산소, 수소, 수분, 이산화탄소 등이 침입되지 않도록 발광 소자(4513, 540)를 덮는 유기 화합물을 함유한 층을 증착법에 의해 형성하여도 좋다.In addition, a layer containing an organic compound covering the
또한, 유리 기판(4001), 기판(4006), 및 씰재(4005)에 의해 봉지된 공간에는 충전재(4514)가 형성되어 밀봉되어 있다. 이와 같이 외기에 노출되지 않도록 기밀성이 높고, 탈가스가 적은 보호 필름(접합 필름, 자외선 경화 수지 필름 등)이나 커버재로 발광 소자(4513)를 패키징(밀봉)하는 것이 바람직하다.In addition, a filler 4414 is formed and sealed in the space sealed by the
충전재(4514)로서는 질소나 아르곤 등의 불활성의 기체 외에, 자외선 경화 수지 또는 열 경화 수지를 이용할 수 있고, PVC(폴리비닐클로라이드), 아크릴 수지, 폴리이미드 수지, 에폭시 수지, 실리콘(silicone) 수지, PVB(폴리비닐부티랄), 또는 EVA(에틸렌 비닐 아세테이트)를 사용할 수 있다. 예를 들어, 충전재로서 질소를 사용하면 좋다.As the
또한, 필요하다면, 발광 소자의 사출면에 편광판, 또는 원형 편광판(타원 편광판을 포함함), 위상차판(λ/4 파장판, λ/2 파장판), 컬러 필터 등의 광학 필름을 적절히 제공하여도 좋다. 또한, 편광판 또는 원 편광판에 반사 방지막을 제공하여도 좋다. 예를 들어, 표면의 요철에 따라 반사광을 확산시켜 눈부심을 저감할 수 있는 눈부심 방지(anti-glare) 처리를 수행할 수 있다.In addition, if necessary, an optical film such as a polarizing plate or a circular polarizing plate (including an elliptical polarizing plate), a retardation plate (λ / 4 wave plate, a λ / 2 wave plate), and a color filter may be appropriately provided on the emitting surface of the light emitting element. Also good. In addition, an anti-reflection film may be provided on the polarizing plate or the circular polarizing plate. For example, anti-glare treatment may be performed to diffuse reflected light according to unevenness of the surface to reduce glare.
또한, 표시 장치로서 전자 잉크를 구동시키는 전자 종이를 제공하는 것도 가능하다. 전자 종이는 전기 영동 표시 장치(전기 영동 디스플레이)라고도 불리고, 종이와 같이 읽을 수 있다는 장점, 다른 표시 장치와 비교하여 소비 전력이 낮고, 얇고 가벼운 형상으로 할 수 있다는 장점을 갖는다.It is also possible to provide an electronic paper for driving the electronic ink as the display device. Electronic paper is also called an electrophoretic display (electrophoretic display), has the advantage of being able to read like a paper, and has the advantage of low power consumption, thin and light shape compared to other display devices.
전기 영동 표시 장치로서는 다양한 형태를 생각할 수 있지만, 양(plus)의 전하를 갖는 제 1 입자와, 음(minus)의 전하를 갖는 제 2 입자를 포함하는 마이크로 캡슐이 용매 또는 용질에 복수 분산된 것이며, 마이크로 캡슐에 전계를 인가함으로써, 마이크로 캡슐 중의 입자를 서로 반대 방향으로 이동시켜 한쪽에 집합한 입자의 색만을 표시하는 것이다. 제 1 입자 또는 제 2 입자는 염료를 포함하고, 전계가 없는 경우에는 이동하지 않는다. 또한, 제 1 입자의 색과 제 2 입자의 색은 상이한 색(무색을 포함함)으로 한다.As an electrophoretic display device, various forms can be considered, but a plurality of microcapsules containing a first particle having a positive charge and a second particle having a negative charge are dispersed in a solvent or a solute. By applying an electric field to the microcapsules, the particles in the microcapsules are moved in opposite directions to display only the color of the particles collected on one side. The first particle or the second particle contains a dye and does not move when there is no electric field. In addition, the color of a 1st particle | grain and the color of a 2nd particle shall be different colors (including colorlessness).
이와 같이, 전기 영동 표시 장치는 유전상수가 높은 물질이 높은 전계 영역으로 이동하는, 소위 유전 영동적 효과를 이용한 디스플레이이다.As such, the electrophoretic display is a display using a so-called dielectric electrophoretic effect, in which a material having a high dielectric constant moves to a high electric field region.
상기 마이크로 캡슐을 용매 중에 분산시킨 것이 전자 잉크라고 불리는 것이며, 이 전자 잉크는 유리, 플라스틱, 직물, 종이 등의 표면에 인쇄할 수 있다. 또한, 컬러 필터나 색소를 갖는 입자를 사용함으로써 컬러 표시도 가능하다.The dispersion of the microcapsules in a solvent is called an electronic ink, which can be printed on the surface of glass, plastic, fabric, paper, and the like. Moreover, color display is also possible by using the particle | grains which have a color filter or a pigment | dye.
마이크로 캡슐 내의 제 1 입자 및 제 2 입자로서는 도전체 재료, 절연체 재료, 반도체 재료, 자성 재료, 액정 재료, 강유전성 재료, 일렉트로루미네선스 재료, 일렉트로크로믹 재료, 자기 영동 재료 중에서 선택된 한 종류의 재료, 또는 이들을 복합한 재료를 사용하여 형성하면 좋다.As the first particles and the second particles in the microcapsules, one kind of material selected from a conductor material, an insulator material, a semiconductor material, a magnetic material, a liquid crystal material, a ferroelectric material, an electroluminescent material, an electrochromic material, and a magnetophoretic material What is necessary is just to form using the material which mixed these.
또한, 전자 종이로서 트위스트 볼 표시 방식을 이용하는 표시 장치도 적용할 수 있다. 트위스트 볼 표시 방식은 백색과 흑색으로 각각 채색된 구형 입자를 표시 소자에 사용하는 전극층인 제 1 전극층과 제 2 전극층 사이에 배치하고, 제 1 전극층과 제 2 전극층 사이에 전위차를 발생시켜 구형 입자의 방향을 제어함으로써, 표시를 수행하는 방법이다.Moreover, the display apparatus which uses the twist ball display system as an electronic paper is also applicable. The twisted ball display method is arranged between the first electrode layer and the second electrode layer, which are electrode layers used for display elements, of the spherical particles colored in white and black, respectively, and generates a potential difference between the first electrode layer and the second electrode layer to produce spherical particles. By controlling the direction, the display is performed.
또한, 도 5a 내지 도 7b, 도 15a 내지 도 16b에 있어서, 유리 기판(4001, 500), 기판(4006)으로서는 유리 기판 외에, 가요성을 갖는 기판도 이용할 수 있고, 예를 들어 투광성을 갖는 플라스틱 기판 등을 이용할 수 있다. 플라스틱으로서는 FRP(Fiberglass-Reinforced Plastics)판, PVF(폴리비닐 플루오라이드) 필름, 폴리에스테르 필름 또는 아크릴 수지 필름을 사용할 수 있다. 또한, 투광성이 필요하지 않으면, 알루미늄이나 스테인레스 등의 금속 기판(금속 필름)을 사용하여도 좋다. 예를 들어, 알루미늄 포일을 PVF 필름이나 폴리에스테르 필름 사이에 개재한 구조의 시트를 사용할 수도 있다.In addition, in FIGS. 5A-7B and 15A-16B, as a
본 실시형태에서는 절연막(4020)으로서 산화 알루미늄막을 사용한다. 절연막(4020)은 스퍼터링법이나 플라즈마 CVD법에 의해 형성할 수 있다.In this embodiment, an aluminum oxide film is used as the insulating
산화물 반도체막 위에 절연막(4020)으로서 형성된 산화 알루미늄막은 수소, 수분 등의 불순물, 및 산소의 양쪽 모두에 대해 막을 투과시키지 않도록 차단하는 효과(블록 효과)가 높다.The aluminum oxide film formed as the insulating
따라서, 산화 알루미늄막은 제작 공정 중 및 제작 후에 있어서, 전기적 특성의 변동 요인이 되는 수소, 수분 등의 불순물이 산화물 반도체막으로 혼입되는 것이나 산화물 반도체를 구성하는 주성분 재료인 산소가 산화물 반도체막으로부터 방출되는 것을 방지하는 보호막으로서 기능한다.Therefore, in the aluminum oxide film, impurities such as hydrogen and water, which are factors of variation in electrical characteristics, are mixed into the oxide semiconductor film during the fabrication process and after the fabrication, and oxygen, which is a main component material constituting the oxide semiconductor, is released from the oxide semiconductor film. It functions as a protective film that prevents the damage.
또한, 평탄화 절연막으로서 기능하는 절연막(4021, 506)으로서는 아크릴 수지, 폴리이미드 수지, 벤조사이클로부텐계 수지, 폴리아미드 수지, 에폭시 수지 등 내열성을 갖는 유기 재료를 사용할 수 있다. 또한, 상기 유기 재료 이외에, 저유전율 재료(low-k 재료), 실록산계 수지, PSG(인 유리), BPSG(인 붕소 유리) 등을 사용할 수 있다. 또한, 이들 재료로 형성되는 복수의 절연막을 적층시킴으로써, 절연막을 형성하여도 좋다.As the insulating
절연막(4021, 506)의 형성법은 특별히 한정되지 않고 그 재료에 따라 스퍼터링법, 스핀 코팅법, 딥법, 스프레이 도포법, 액적 토출법(잉크젯법 등), 인쇄법(스크린 인쇄, 오프셋 인쇄 등), 닥터 나이프, 롤 코터, 커튼 코터, 나이프 코터 등을 이용할 수 있다.The method of forming the insulating
표시 장치는 광원 또는 표시 소자로부터의 빛을 투과시켜 표시를 수행한다. 따라서, 빛이 투과하는 화소부에 형성되는 기판, 절연막, 도전막 등의 박막은 모두 가시광의 파장 영역의 빛을 투과하는 투광성으로 한다.The display device transmits light from a light source or a display element to perform display. Therefore, all the thin films, such as a board | substrate, an insulating film, and a conductive film which are formed in the pixel part through which light permeate | transmits, shall be translucent to permeate | transmit the light of the wavelength range of visible light.
표시 소자에 전압을 인가하는 제 1 전극층 및 제 2 전극층(화소 전극층, 공통 전극층, 대향 전극층 등이라고도 함)에 있어서는 추출하는 빛의 방향, 전극층이 제공되는 장소, 및 전극층의 패턴 구조에 따라 투광성이나 반사성을 선택하면 좋다.In the first electrode layer and the second electrode layer (also referred to as a pixel electrode layer, a common electrode layer, a counter electrode layer, etc.) for applying a voltage to the display element, the light transmittance may vary depending on the direction of light to be extracted, the place where the electrode layer is provided, and the pattern structure of the electrode layer. It is good to select reflectivity.
제 1 전극층(4030, 541), 제 2 전극층(4031, 543)은 산화 텅스텐을 함유한 인듐 산화물, 산화 텅스텐을 함유한 인듐 아연 산화물, 산화 티타늄을 함유한 인듐 산화물, 산화 티타늄을 함유한 인듐 주석 산화물, 인듐 주석 산화물, 인듐 아연 산화물, 산화 실리콘을 첨가한 인듐 주석 산화물, 그래핀 등의 투광성을 갖는 도전성 재료를 사용할 수 있다.The
또한, 제 1 전극층(4030, 541), 제 2 전극층(4031, 543)은 텅스텐(W), 몰리브덴(Mo), 지르코늄(Zr), 하프늄(Hf), 바나듐(V), 니오븀(Nb), 탄탈(Ta), 크롬(Cr), 코발트(Co), 니켈(Ni), 티타늄(Ti), 백금(Pt), 알루미늄(Al), 구리(Cu), 은(Ag) 등의 금속, 또는 이들의 합금, 또는 이 금속 질화물 중에서 한 종류 또는 복수 종류를 사용하여 형성할 수 있다.In addition, the
본 실시형태에서는 도 6a, 도 6b, 도 15a, 및 도 15b에 도시된 발광 장치는 하면 사출형이기 때문에, 제 1 전극층(541)은 투광성, 제 2 전극층(543)은 반사성을 갖는다. 따라서, 제 1 전극층(541)에 금속막을 사용하는 경우에는 투광성을 유지할 수 있는 정도로 막 두께를 얇게 하고, 제 2 전극층(543)에 투광성을 갖는 도전막을 사용하는 경우에는 반사성을 갖는 도전막을 적층하면 좋다.In the present embodiment, since the light emitting devices shown in Figs. 6A, 6B, 15A, and 15B are bottom injection type, the
또한, 제 1 전극층(4030, 541), 제 2 전극층(4031, 543)으로서, 도전성 고분자(도전성 중합체라고도 함)를 함유한 도전성 조성물을 사용하여 형성할 수 있다. 도전성 고분자로서는 소위 π전자 공액계 도전성 고분자를 사용할 수 있다. 예를 들어, 폴리아닐린 또는 그 유도체, 폴리피롤 또는 그 유도체, 폴리티오펜 또는 그 유도체, 또는 아닐린, 피롤, 및 티오펜 중 2종 이상으로 이루어진 공중합체 또는 그 유도체 등을 들 수 있다.The
또한, 트랜지스터는 정전기 등으로 인하여 파괴되기 쉽기 때문에, 구동 회로를 보호하기 위한 보호 회로를 설치하는 것이 바람직하다. 보호 회로는 비선형 소자를 사용하여 구성하는 것이 바람직하다.In addition, since the transistor is easily broken due to static electricity or the like, it is preferable to provide a protection circuit for protecting the driving circuit. It is preferable to comprise a protection circuit using a nonlinear element.
상술한 바와 같이 실시형태 1 내지 실시형태 6 중 어느 형태에서 제시한 트랜지스터를 적용함으로써, 다양한 기능을 갖는 반도체 장치를 제공할 수 있다.As described above, the semiconductor device having various functions can be provided by applying the transistors described in any one of the first to sixth embodiments.
본 실시형태에서 제시한 구성이나 방법 등은 다른 실시형태에서 제시하는 구성이나 방법 등과 적절히 조합하여 사용할 수 있다.The structure, method, etc. which were shown in this embodiment can be used suitably in combination with the structure, method, etc. which are shown in another embodiment.
(실시형태 8)(Embodiment 8)
실시형태 1 내지 실시형태 6 중 어느 형태에서 제시한 트랜지스터를 사용하여 대상물의 정보를 판독하는 이미지 센서 기능을 갖는 반도체 장치를 제작할 수 있다.The semiconductor device which has an image sensor function which reads the information of a target object can be manufactured using the transistor shown in any one of Embodiment 1-6.
도 8a, 도 8b, 도 17a, 및 도 17b에, 이미지 센서 기능을 갖는 반도체 장치의 일례를 도시하였다. 도 8a 및 도 17a는 포토 센서의 등가 회로이고, 도 8b 및 도 17b는 포토 센서의 일부를 도시한 단면도이다.8A, 8B, 17A, and 17B show an example of a semiconductor device having an image sensor function. 8A and 17A are equivalent circuits of the photo sensor, and FIGS. 8B and 17B are sectional views showing a part of the photo sensor.
포토다이오드(602)는 한쪽 전극이 포토다이오드 리셋 신호선(658)에 접속되고, 다른 쪽 전극이 트랜지스터(640) 또는 트랜지스터(1640)의 게이트에 전기적으로 접속되어 있다. 트랜지스터(640) 또는 트랜지스터(1640)는 소스 및 드레인 중 하나가 포토 센서 기준 신호선(672)에 전기적으로 접속되고, 소스 및 드레인 중 다른 하나가 트랜지스터(656) 또는 트랜지스터(1656)의 소스 및 드레인 중 하나에 전기적으로 접속되어 있다. 트랜지스터(656) 또는 트랜지스터(1656)는 게이트가 게이트 신호선(659)에 전기적으로 접속되고, 소스 및 드레인 중 다른 하나가 포토 센서 출력 신호선(671)에 전기적으로 접속되어 있다.In the
또한, 본 명세서에서의 회로도에서, 산화물 반도체막을 사용하는 트랜지스터로 명확하게 판명할 수 있도록, 산화물 반도체막을 사용하는 트랜지스터의 기호에는 'OS'라고 기재하였다. 본 실시형태에 있어서, 트랜지스터(640), 트랜지스터(656), 트랜지스터(1640), 트랜지스터(1656)는 실시형태 1 내지 실시형태 6 중 어느 형태에서 제시한 트랜지스터를 적용할 수 있으며, 산화물 반도체막을 사용하는 트랜지스터이다. 도 8a 및 도 8b에서는 실시형태 2에서 제시한 트랜지스터(430)와 같은 구조를 갖는 트랜지스터를 적용한 예를 도시하고, 도 17a 및 도 17b에서는 실시형태 5에서 제시한 트랜지스터(1430)와 같은 구조를 갖는 트랜지스터를 적용한 예를 도시하였다. 트랜지스터(640), 트랜지스터(1640)는 산화물 반도체막 위에 채널 보호막으로서 기능하는 절연층이 제공된 하부 게이트 구조의 스태거형 트랜지스터이다.In the circuit diagram of the present specification, the symbol of the transistor using the oxide semiconductor film is described as 'OS' so that the transistor can be clearly identified as a transistor using the oxide semiconductor film. In the present embodiment, the
도 8b는 포토센서에 포함되는 포토다이오드(602) 및 트랜지스터(640)의 단면도이며, 유리 기판(601) 위에 센서로서 기능하는 포토다이오드(602) 및 트랜지스터(640)가 제공되어 있다. 포토다이오드(602), 트랜지스터(640) 위에는 접착층(608)을 사용하여 기판(613)이 제공되어 있다.FIG. 8B is a cross-sectional view of the
트랜지스터(640)의 게이트 전극층은 제 1 게이트 절연막(636)으로 덮여 있으며, 제 1 게이트 절연막(636)에는 박막의 질화물 절연막을 사용할 수 있다. 예를 들어, 질화 실리콘막, 질화산화 실리콘막 등을 들 수 있다. 제 1 게이트 절연막(636)의 막 두께는 얇게 할 수 있으며, 30nm 이상 50nm 이하로 할 수 있다. 제 1 게이트 절연막(636)은 단층 구조이든 적층 구조이든 어느 쪽이라도 좋다. 본 실시형태에서는 제 1 게이트 절연막(636)으로서 질화 실리콘막을 사용한다.The gate electrode layer of the
도 17b는 포토센서에 포함되는 포토다이오드(602) 및 트랜지스터(1640)의 단면도이며, 보호 절연막(646)이 제공된 유리 기판(601) 위에 센서로서 기능하는 포토다이오드(602) 및 트랜지스터(1640)가 제공되어 있다. 포토다이오드(602), 트랜지스터(1640) 위에는 접착층(608)을 이용하여 기판(613)이 제공되어 있다.FIG. 17B is a cross-sectional view of the
보호 절연막(646)에는 질화물 절연막을 사용할 수 있다. 예를 들어, 질화 실리콘막, 질화산화 실리콘막 등을 들 수 있다. 보호 절연막(646)은 단층 구조이든 적층 구조이든 어느 쪽이라도 좋다. 본 실시형태에서는 보호 절연막(646)으로서 질화 실리콘막을 사용한다.A nitride insulating film can be used for the protective
트랜지스터(640) 또는 트랜지스터(1640) 위에는 절연막(631), 층간 절연막(633), 층간 절연막(634)이 제공되어 있다. 포토다이오드(602)는 층간 절연막(633) 위에 제공되고, 층간 절연막(633) 위에 형성한 전극층(641a, 641b)과, 층간 절연막(634) 위에 제공된 전극층(642) 사이에, 층간 절연막(633) 측으로부터 순차적으로 제 1 반도체막(606a), 제 2 반도체막(606b), 및 제 3 반도체막(606c)을 적층한 구조를 갖는다.An insulating
전극층(641b)은 층간 절연막(634)에 형성된 도전층(643)과 전기적으로 접속되고, 전극층(642)은 전극층(641a)을 개재하여 도전층(645)과 전기적으로 접속되어 있다. 도전층(645)은 트랜지스터(640) 또는 트랜지스터(1640)의 게이트 전극층과 전기적으로 접속되고, 포토다이오드(602)는 트랜지스터(640) 또는 트랜지스터(1640)와 전기적으로 접속되어 있다.The
여기서는 제 1 반도체막(606a)으로서 p형의 도전형을 갖는 반도체막과, 제 2 반도체막(606b)으로서 고저항의 반도체막(I형 반도체막), 제 3 반도체막(606c)으로서 n형의 도전형을 갖는 반도체막을 적층하는 pin형 포토 다이오드를 예시한다.Here, a semiconductor film having a p-type conductivity as the
제 1 반도체막(606a)은 p형 반도체막이며, p형을 부여하는 불순물 원소를 함유한 비정질 실리콘막으로 형성할 수 있다. 제 1 반도체막(606a)은 13족의 불순물 원소(예를 들어 붕소(B))를 함유한 반도체 재료 가스를 사용하여 플라즈마 CVD법에 의해 형성한다. 반도체 재료 가스로서는 실란(SiH4)을 사용하면 좋다. 또는, Si2H6, SiH2Cl2, SiHCl3, SiCl4, SiF4 등을 사용하여도 좋다. 또한, 불순물 원소를 함유하지 않은 비정질 실리콘막을 형성한 후에, 확산법이나 이온 주입법을 이용하여 상기 비정질 실리콘막에 불순물 원소를 도입하여도 좋다. 이온 주입법 등에 의해 불순물 원소를 도입한 후에 가열 등을 수행함으로써, 불순물 원소를 확산시키면 좋다. 이 경우에 비정질 실리콘막을 형성하는 방법으로서는 LPCVD법, 기상 성장법, 또는 스퍼터링법 등을 이용하면 좋다. 제 1 반도체막(606a)은 막 두께가 10nm 이상 50nm 이하가 되도록 형성하는 것이 바람직하다.The
제 2 반도체막(606b)은 I형 반도체막(진성 반도체막)이며, 비정질 실리콘막으로 형성한다. 제 2 반도체막(606b)으로서는 반도체 재료 가스를 사용한 플라즈마 CVD법에 의해 비정질 실리콘막으로 형성한다. 반도체 재료 가스로서는 실란(SiH4)을 사용하면 좋다. 또는, Si2H6, SiH2Cl2, SiHCl3, SiCl4, SiF4 등을 사용하여도 좋다. 제 2 반도체막(606b)은 LPCVD법, 기상 성장법, 스퍼터링법 등에 의해 형성하여도 좋다. 제 2 반도체막(606b)은 막 두께가 200nm 이상 1000nm 이하가 되도록 형성하는 것이 바람직하다.The
제 3 반도체막(606c)은 n형 반도체막이며, n형을 부여하는 불순물 원소를 함유한 비정질 실리콘막으로 형성한다. 제 3 반도체막(606c)은 15족의 불순물 원소(예를 들어 인(P))를 함유한 반도체 재료 가스를 사용한 플라즈마 CVD법에 의해 형성한다. 반도체 재료 가스로서는 실란(SiH4)을 사용하면 좋다. 또는, Si2H6, SiH2Cl2, SiHCl3, SiCl4, SiF4 등을 사용하여도 좋다. 또한, 불순물 원소를 함유하지 않은 비정질 실리콘막을 형성한 후에, 확산법이나 이온 주입법을 이용하여 상기 비정질 실리콘막에 불순물 원소를 도입하여도 좋다. 이온 주입법 등에 의해 불순물 원소를 도입한 후에 가열 등을 수행함으로써, 불순물 원소를 확산시키면 좋다. 이 경우에 비정질 실리콘막을 형성하는 방법으로서는 LPCVD법, 기상 성장법, 또는 스퍼터링법 등을 이용하면 좋다. 제 3 반도체막(606c)의 막 두께는 20nm 이상 200nm 이하가 되도록 형성하는 것이 바람직하다.The
또한, 제 1 반도체막(606a), 제 2 반도체막(606b), 및 제 3 반도체막(606c)은 비정질 반도체가 아니라 다결정 반도체를 사용하여 형성하여도 좋고, 미결정 반도체(세미 아몰퍼스 반도체(Semi Amorphous Semiconductor: SAS))를 사용하여 형성하여도 좋다.In addition, the
또한, 광전 효과로 발생한 정공의 이동도는 전자의 이동도에 비해 매우 작기 때문에, pin형 포토 다이오드는 p형 반도체막 측을 수광면으로 하는 것이 더 양호한 특성을 나타낸다. 여기서는 pin형 포토다이오드가 형성된 유리 기판(601)의 면으로부터 포토다이오드(602)가 받는 빛을 전기 신호로 변환하는 예를 나타낸다. 또한, 수광면으로 한 반도체막 측과 반대의 도전형을 갖는 반도체막 측으로부터의 빛은 외란광(外亂光)이 되기 때문에, 전극층으로서는 차광성을 갖는 도전막을 사용하면 좋다. 또한, n형 반도체막 측을 수광면으로서 사용할 수도 있다.In addition, since the mobility of holes generated by the photoelectric effect is very small compared to the mobility of electrons, the pin-type photodiode exhibits a better characteristic of making the p-type semiconductor film side the light-receiving surface. Here, the example which converts the light which the
절연막(631), 층간 절연막(633), 층간 절연막(634)은 절연성 재료를 사용하여 형성할 수 있으며, 그 재료에 따라, 스퍼터링법, 플라즈마 CVD법, 스핀 코팅법, 딥법, 스프레이 도포법, 액적 토출법(잉크젯법 등), 인쇄법(스크린 인쇄, 오프셋 인쇄 등) 등을 이용하여 형성할 수 있다.The insulating
절연막(631)으로서 무기 절연 재료를 사용하는 경우에는 산화 실리콘층, 산화질화 실리콘층, 산화 알루미늄층, 또는 산화질화 알루미늄층 등의 산화물 절연막, 질화 실리콘층, 질화산화 실리콘층, 질화 알루미늄층, 또는 질화산화 알루미늄층 등의 질화물 절연막의 단층 또는 적층을 사용할 수 있다.When an inorganic insulating material is used as the insulating
본 실시형태에서는 절연막(631)으로서 산화 알루미늄막을 사용한다. 절연막(631)은 스퍼터링법이나 플라즈마 CVD법에 의해 형성할 수 있다.In this embodiment, an aluminum oxide film is used as the insulating
산화물 반도체막 위에 절연막(631)으로서 형성된 산화 알루미늄막은 수소, 수분 등의 불순물, 및 산소의 양쪽 모두에 대해 막을 투과시키지 않도록 차단하는 효과(블록 효과)가 높다.The aluminum oxide film formed as the insulating
따라서, 산화 알루미늄막은 제작 공정 중 및 제작 후에 있어서, 특성의 변동 요인이 되는 수소, 수분 등의 불순물이 산화물 반도체막으로 혼입되는 것이나 산화물 반도체를 구성하는 주성분 재료인 산소가 산화물 반도체막으로부터 방출되는 것을 방지하는 보호막으로서 기능한다.Therefore, in the aluminum oxide film, impurities such as hydrogen and water, which are factors of variation in characteristics, are mixed into the oxide semiconductor film and oxygen released from the oxide semiconductor film as a main component material constituting the oxide semiconductor is produced during and after the manufacturing process. It functions as a protective film to prevent.
층간 절연막(633, 634)으로서는, 표면 요철을 저감하기 위해서 평탄화 절연막으로서 기능하는 절연막을 사용하는 것이 바람직하다. 층간 절연막(633, 634)으로서는, 예를 들어 폴리이미드 수지, 아크릴 수지, 벤조사이클로부텐 수지, 폴리아미드 수지, 에폭시 수지 등 내열성을 갖는 유기 절연 재료를 사용할 수 있다. 또한, 상기 유기 절연 재료 이외에, 저유전율 재료(low-k 재료), 실록산계 수지, PSG(인 유리), BPSG(인 붕소 유리) 등의 단층 또는 적층을 사용할 수 있다.As the
포토다이오드(602)에 입사하는 빛(622)을 검출함으로써, 피검출물의 정보를 판독할 수 있다. 또한, 피검출물의 정보를 판독할 때, 백 라이트 등의 광원을 사용할 수 있다.By detecting the light 622 incident on the
트랜지스터(640)의 게이트 전극층은 제 1 게이트 절연막(636)으로 덮여 있어, 트랜지스터(640)의 제 2 게이트 절연막 및 산화물 반도체막은 유리 기판(601)에 함유되는 제 1 금속 원소로 인한 오염으로부터 보호되고 있다. 따라서, 제 1 게이트 절연막(636)과 제 2 게이트 절연막 사이의 계면에 있어서, 유리 기판(601)에 함유되는 제 1 금속 원소의 농도를 5×1018atoms/cm3 이하(바람직하게는 1×1018atoms/cm3 이하)로 할 수 있다.The gate electrode layer of the
트랜지스터(1640)는 보호 절연막(646)으로 덮인 유리 기판(601) 위에 제공되어 있어, 유리 기판(601)에 함유되는 제 2 금속 원소로 인한 오염으로부터 보호되고 있다. 따라서, 트랜지스터(1640)의 게이트 전극층과 게이트 절연막 사이의 계면에 있어서, 유리 기판(601)에 함유되는 제 2 금속 원소의 농도를 5×1018atoms/cm3 이하(바람직하게는 1×1018atoms/cm3 이하)로 할 수 있다.The
따라서, 본 실시형태의 산화물 반도체막을 사용한 안정된 전기 특성을 갖는 트랜지스터(640, 1640)를 포함한 신뢰성이 높은 반도체 장치를 제공할 수 있다. 또한, 신뢰성이 높은 반도체 장치를 고수율로 제작하여 고생산성화를 달성할 수 있다.Therefore, a highly reliable semiconductor device including the
본 실시형태에서 제시한 구성이나 방법 등은 다른 실시형태에서 제시하는 구성이나 방법 등과 적절히 조합하여 사용할 수 있다.The structure, method, etc. which were shown in this embodiment can be used suitably in combination with the structure, method, etc. which are shown in another embodiment.
(실시형태 9)(Embodiment 9)
본 명세서에 기재되는 반도체 장치는 다양한 전자 기기(게임기도 포함함)에 적용할 수 있다. 전자 기기로서는 텔레비전 장치(텔레비전, 또는 텔레비전 수신기라고도 함), 컴퓨터용 등의 모니터, 디지털 카메라나 디지털 비디오 카메라 등의 카메라, 디지털 포토 프레임, 휴대 전화기, 휴대형 게임기, 휴대 정보 단말, 음향 재생 장치, 게임기(파친코(pachinko)기, 슬롯 머신 등), 게임기의 하우징을 들 수 있다. 이들 전자 기기의 구체적인 예를 도 9a 내지 도 9c에 도시하였다.The semiconductor device described herein can be applied to various electronic devices (including game machines). Examples of the electronic device include a television device (also referred to as a television or a television receiver), a monitor such as a computer, a camera such as a digital camera or a digital video camera, a digital photo frame, a portable telephone, a portable game machine, a portable information terminal, (Pachinko machine, slot machine, etc.), and a housing of a game machine. Specific examples of these electronic devices are shown in Figs. 9A to 9C.
도 9a는 표시부를 갖는 테이블(9000)을 도시한 도면이다. 테이블(9000)은 하우징(9001)에 표시부(9003)가 내장되어 있으며, 표시부(9003)로 영상을 표시할 수 있다. 또한, 4개의 다리부(9002)에 의해 하우징(9001)을 지탱한 구성을 도시하였다. 또한, 전력을 공급하기 위한 전원 코드(9005)를 하우징(9001)에 갖는다.9A shows a table 9000 having a display portion. The table 9000 has a
실시형태 1 내지 실시형태 8 중 어느 형태에서 제시한 반도체 장치는 표시부(9003)에 사용할 수 있으며, 표시부를 갖는 테이블(9000)에 높은 신뢰성을 부여할 수 있다.The semiconductor device described in any one of
표시부(9003)는 터치 입력 기능을 가지고 있으며, 테이블(9000)의 표시부(9003)에 표시된 표시 버튼(9004)을 손가락 등으로 터치함으로써, 화면을 조작하거나 정보를 입력할 수 있고, 또한 다른 가전 제품과의 통신을 가능하게 하거나 제어를 가능하게 함으로써, 화면 조작에 의해 다른 가전 제품을 제어하는 제어 장치로 하여도 좋다. 예를 들어, 실시형태 8에서 제시한 이미지 센서 기능을 갖는 반도체 장치를 사용하면, 표시부(9003)에 터치 입력 기능을 갖게 할 수 있다.The
또한 하우징(9001)에 형성된 힌지(hinge)에 의해 표시부(9003)의 화면을 바닥에 수직으로 세울 수도 있으며, 텔레비전 장치로서도 이용할 수 있다. 좁은 방에서는 화면이 큰 텔레비전 장치를 설치하면 자유 공간이 좁아지지만, 테이블에 표시부가 내장되어 있으면 방의 공간을 유효하게 이용할 수 있다.In addition, the screen of the
도 9b는 텔레비전 장치(9100)를 도시한 도면이다. 텔레비전 장치(9100)는 하우징(9101)에 표시부(9103)가 내장되어 있으며, 표시부(9103)로 영상을 표시할 수 있다. 또한, 여기서는 스탠드(9105)에 의하여 하우징(9101)을 지탱한 구성을 제시한다.9B is a diagram illustrating a
텔레비전 장치(9100)는 하우징(9101)이 구비하는 조작 스위치나, 별도로 제공된 리모트 컨트롤러(9110)에 의하여 조작할 수 있다. 리모트 컨트롤러(9110)가 구비한 조작 키(9109)에 의하여, 채널이나 음량을 조작할 수 있고, 표시부(9103)에 표시되는 영상을 조작할 수 있다. 또한, 리모트 컨트롤러(9110)에 상기 리모트 컨트롤러(9110)로부터 출력되는 정보를 표시하는 표시부(9107)를 제공하는 구성으로 하여도 좋다.The
도 9b에 도시된 텔레비전 장치(9100)는 수신기나 모뎀 등을 구비한다. 텔레비전 장치(9100)는 수신기에 의하여 일반적인 텔레비전 방송을 수신할 수 있고, 또 모뎀을 통하여 유선 또는 무선에 의한 통신 네트워크에 접속함으로써 일방향(송신자로부터 수신자) 또는 쌍방향(송신자와 수신자간, 또는 수신자들간 등)의 정보 통신을 수행할 수도 있다.The
실시형태 1 내지 실시형태 8 중 어느 형태에서 제시한 반도체 장치는 표시부(9103, 9107)에 사용할 수 있으며, 텔레비전 및 리모트 컨트롤러에 높은 신뢰성을 부여할 수 있다.The semiconductor device described in any one of
도 9c는 컴퓨터이며, 본체(9201), 하우징(9202), 표시부(9203), 키보드(9204), 외부 접속 포트(9205), 포인팅 디바이스(9206) 등을 포함한다.9C is a computer, and includes a
실시형태 1 내지 실시형태 8 중 어느 형태에서 제시한 반도체 장치는 표시부(9203)에 사용할 수 있으며, 컴퓨터에 높은 신뢰성을 부여할 수 있다.The semiconductor device described in any one of
도 10a 및 도 10b는 폴더형 태블릿 단말이다. 도 10a는 펼친 상태를 도시한 것이며, 태블릿 단말은 하우징(9630), 표시부(9631a), 표시부(9631b), 표시 모드 전환 스위치(9034), 전원 스위치(9035), 전력 절약 모드 전환 스위치(9036), 후크(9033), 조작 스위치(9038)를 갖는다.10A and 10B are foldable tablet terminals. 10A illustrates an expanded state, the tablet terminal includes a
실시형태 1 내지 실시형태 8 중 어느 형태에서 제시한 반도체 장치는 표시부(9631a, 9631b)에 사용할 수 있으며, 신뢰성이 높은 태블릿 단말로 할 수 있다.The semiconductor device described in any one of
표시부(9631a)는 일부를 터치 패널의 영역(9632a)으로 할 수 있으며, 표시된 조작 키(9638)를 터치함으로써 데이터를 입력할 수 있다. 또한 도면에서는 일례로서 표시부(9631a)에 있어서 영역의 반이 표시만 하는 기능을 갖는 구성이고 영역의 나머지 반이 터치 패널 기능을 갖는 구성을 도시하였지만, 이 구성에 한정되지 않는다. 표시부(9631a)의 모든 영역이 터치 패널의 기능을 갖는 구성으로 하여도 좋다. 예를 들어, 표시부(9631a)의 전체면에 키보드 버튼을 표시시킨 터치 패널로 하여, 표시부(9631b)를 표시 화면으로서 사용할 수 있다.The
또한 표시부(9631b)에서도 표시부(9631a)와 마찬가지로 표시부(9631b)의 일부를 터치 패널의 영역(9632b)으로 할 수 있다. 또한 터치 패널의 키보드 표시 전환 버튼(9639)이 표시되어 있는 위치를 손가락이나 스타일러스 등으로 터치함으로써 표시부(9631b)에 키보드 버튼을 표시할 수 있다.In addition, in the
또한, 터치 패널의 영역(9632a)과 터치 패널의 영역(9632b)에 대해 동시적으로 터치 입력을 수행할 수도 있다.In addition, touch input may be simultaneously performed on the area 9432a of the touch panel and the area 9432b of the touch panel.
또한, 표시 모드 전환 스위치(9034)는 세로 표시 또는 가로 표시 등의 표시 방향을 전환하거나, 흑백 표시나 컬러 표시의 전환 등을 선택할 수 있다. 전력 절약 모드 전환 스위치(9036)는 태블릿 단말에 내장된 광센서로 검출되는 사용시의 외광의 광량에 따라 표시의 휘도를 최적으로 할 수 있다. 태블릿 단말은 광센서뿐만 아니라, 자이로, 가속도 센서 등 기울기를 검출하는 센서와 같은 다른 검출 장치를 내장하여도 좋다.In addition, the display
또한, 도 10a에서는 표시부(9631b)와 표시부(9631a)의 표시 면적이 같은 예를 도시하였지만, 이것에 특별히 한정되지 않고, 서로 크기가 상이하여도 좋고 표시 품질도 상이하여도 좋다. 예를 들어, 한쪽이 다른 쪽보다 고정세한 표시가 가능한 표시 패널로 하여도 좋다.In addition, although the display area of the
도 10b는 닫은 상태를 도시한 것이며, 태블릿 단말은 하우징(9630), 태양 전지(9633), 충방전 제어 회로(9634), 배터리(9635), DCDC 컨버터(9636)를 갖는다. 또한, 도 10b는 충방전 제어 회로(9634)의 일례로서 배터리(9635), DCDC 컨버터(9636)를 갖는 구성을 도시한 도면이다.FIG. 10B shows a closed state, and the tablet terminal has a
또한, 태블릿 단말은 접을 수 있기 때문에, 사용하지 않을 때는 하우징(9630)을 닫은 상태로 할 수 있다. 따라서, 표시부(9631a), 표시부(9631b)를 보호할 수 있기 때문에 내구성이 우수하며 장기 사용의 관점에서 봐도 신뢰성이 우수한 태블릿 단말을 제공할 수 있다.In addition, since the tablet terminal can be folded, the
또한, 도 10a 및 도 10b에 도시된 태블릿 단말은 이 외에도, 다양한 정보(정지 영상, 동영상, 텍스트 화상 등)를 표시하는 기능, 달력, 날짜, 또는 시각 등을 표시부에 표시하는 기능, 표시부에 표시한 정보를 터치 입력 조작하거나 편집하는 터치 입력 기능, 각종 소프트웨어(프로그램)에 의하여 처리를 제어하는 기능 등을 가질 수 있다.In addition, the tablet terminal illustrated in FIGS. 10A and 10B further includes a function of displaying various information (still images, moving images, text images, etc.), a function of displaying a calendar, a date, or a time on a display unit, and a display unit. And a touch input function for touch input manipulation or editing of a piece of information, a function for controlling processing by various software (programs), and the like.
태블릿 단말의 표면에 장착된 태양 전지(9633)에 의해, 전력을 터치 패널, 표시부, 또는 영상 신호 처리부 등에 공급할 수 있다. 또한 태양 전지(9633)를 하우징(9630)의 한쪽 면 또는 양쪽 면에 설치할 수 있어, 배터리(9635)를 효율적으로 충전할 수 있는 구성으로 할 수 있다. 또한 배터리(9635)로서 리튬 이온 전지를 사용하면, 소형화를 도모할 수 있는 등의 장점이 있다.Power can be supplied to the touch panel, the display unit, the image signal processing unit, or the like by the
또한, 도 10b에 도시된 충방전 제어 회로(9634)의 구성 및 동작에 대해서 도 10c의 블록도를 참조로 하여 설명한다. 도 10c는 태양 전지(9633), 배터리(9635), DCDC 컨버터(9636), 컨버터(9637), 스위치(SW1) 내지 스위치(SW3), 표시부(9631)를 도시한 것이며, 배터리(9635), DCDC 컨버터(9636), 컨버터(9637), 스위치(SW1) 내지 스위치(SW3)가 도 10b에 도시된 충방전 제어 회로(9634)에 대응하는 부분이다.The configuration and operation of the charge /
우선, 외광을 이용하여 태양 전지(9633)에 의해 발전되는 경우의 동작 예에 대해서 설명한다. 태양 전지(9633)에 의해 발전된 전력은 배터리(9635)를 충전하기 위한 전압이 되도록 DCDC 컨버터(9636)로 승압 또는 강압된다. 또한, 표시부(9631)의 동작에 태양 전지(9633)로부터의 전력이 사용될 때는 스위치(SW1)를 온 상태로 하여, 컨버터(9637)에 의해 표시부(9631)에 필요한 전압으로 승압 또는 강압을 수행한다. 또한 표시부(9631)에서 표시를 수행하지 않을 때는 스위치(SW1)를 오프 상태로 하고, 스위치(SW2)를 온 상태로 하여 배터리(9635)를 충전하는 구성으로 하면 좋다.First, an operation example in the case of generating power by the
또한 태양 전지(9633)에 대해서는 발전 수단의 일례로서 제시하였지만, 특별히 한정되지 않고 압전 소자(피에조 소자)나 열전 변환 소자(펠티어 소자) 등의 다른 발전 수단에 의하여 배터리(9635)를 충전하는 구성이어도 좋다. 예를 들어, 무선(비접촉)으로 전력을 송수신하여 충전하는 무접점 전력 전송 모듈이나, 다른 충전 수단을 조합하여 수행하는 구성으로 하여도 좋다.Although the
본 실시형태에서 제시한 구성이나 방법 등은 다른 실시형태에서 제시하는 구성이나 방법 등과 적절히 조합하여 사용할 수 있다.The structure, the method, etc. which were shown in this embodiment can be used suitably in combination with the structure, the method, etc. which are shown in another embodiment.
400: 유리 기판
401: 게이트 전극층
402: 게이트 절연막
403: 산화물 반도체막
405a: 소스 전극층
405b: 드레인 전극층
407: 절연막
413: 절연층
420: 트랜지스터
423: 절연층
425a: 개구
425b: 개구
430: 트랜지스터
436: 게이트 절연막
440: 트랜지스터
450: 보호 절연막
452: 게이트 절연막
500: 유리 기판
501: 게이트 절연막
502: 게이트 절연막
503: 절연층
504: 층간 절연막
505: 컬러 필터층
506: 절연막
507: 격벽
510: 트랜지스터
511a: 게이트 전극층
511b: 게이트 전극층
512: 산화물 반도체막
513a: 도전층
513b: 도전층
520: 용량 소자
521a: 도전층
521b: 도전층
522: 산화물 반도체막
523: 도전층
530: 배선층 교차부
533: 도전층
540: 발광 소자
541: 전극층
542: 전계 발광층
543: 전극층
550: 보호 절연막
592: 게이트 절연막
601: 유리 기판
602: 포토다이오드
606a: 반도체막
606b: 반도체막
606c: 반도체막
608: 접착층
613: 기판
622: 빛
631: 절연막
633: 층간 절연막
634: 층간 절연막
636: 게이트 절연막
646: 보호 절연막
640: 트랜지스터
641a: 전극층
641b: 전극층
642: 전극층
643: 도전층
645: 도전층
656: 트랜지스터
658: 포토다이오드 리셋 신호선
659: 게이트 신호선
671: 포토 센서 출력 신호선
672: 포토 센서 기준 신호선
1420: 트랜지스터
1430: 트랜지스터
1440: 트랜지스터
1510: 트랜지스터
1520: 용량 소자
1530: 배선층 교차부
1640: 트랜지스터
1656: 트랜지스터
4001: 유리 기판
4002: 화소부
4003: 신호선 구동 회로
4004: 주사선 구동 회로
4005: 씰재
4006: 기판
4008: 액정 조성물
4010: 트랜지스터
4011: 트랜지스터
4013: 액정 소자
4015: 접속 단자 전극
4016: 단자 전극
4018: FPC
4018a: FPC
4018b: FPC
4019: 이방성 도전막
4020: 절연막
4021: 절연막
4023: 게이트 절연막
4030: 전극층
4031: 전극층
4032: 절연막
4033: 절연막
4035: 스페이서
4040: 트랜지스터
4041: 트랜지스터
4053: 보호 절연막
4510: 격벽
4511: 전계 발광층
4513: 발광 소자
4514: 충전재
9000: 테이블
9001: 하우징
9002: 다리부
9003: 표시부
9004: 표시 버튼
9005: 전원 코드
9033: 후크
9034: 스위치
9035: 전원 스위치
9036: 스위치
9038: 조작 스위치
9100: 텔레비전 장치
9101: 하우징
9103: 표시부
9105: 스탠드
9107: 표시부
9109: 조작 키
9110: 리모트 컨트롤러
9201: 본체
9202: 하우징
9203: 표시부
9204: 키보드
9205: 외부 접속 포트
9206: 포인팅 디바이스
9630: 하우징
9631: 표시부
9631a: 표시부
9631b: 표시부
9632a: 영역
9632b: 영역
9633: 태양 전지
9634: 충방전 제어 회로
9635: 배터리
9636: DCDC 컨버터
9637: 컨버터
9638: 조작 키
9639: 버튼400: glass substrate
401: gate electrode layer
402: gate insulating film
403: oxide semiconductor film
405a: source electrode layer
405b: drain electrode layer
407: insulating film
413: insulation layer
420: transistor
423: insulation layer
425a: opening
425b: opening
430 transistor
436: gate insulating film
440 transistor
450: protective insulating film
452: gate insulating film
500: glass substrate
501: gate insulating film
502: gate insulating film
503: insulation layer
504: interlayer insulating film
505: color filter layer
506: insulating film
507: bulkhead
510: transistor
511a: gate electrode layer
511b: gate electrode layer
512: oxide semiconductor film
513a: conductive layer
513b: conductive layer
520: capacitive element
521a: conductive layer
521b: conductive layer
522: oxide semiconductor film
523: conductive layer
530: wiring layer intersection
533: conductive layer
540: light emitting element
541: electrode layer
542 electroluminescent layer
543: electrode layer
550: protective insulating film
592: gate insulating film
601 glass substrate
602 photodiode
606a: semiconductor film
606b: semiconductor film
606c: semiconductor film
608: adhesive layer
613: substrate
622: light
631: insulating film
633: interlayer insulating film
634: interlayer insulating film
636: gate insulating film
646: protective insulating film
640: transistor
641a: electrode layer
641b: electrode layer
642: electrode layer
643: conductive layer
645: conductive layer
656: transistor
658 photodiode reset signal line
659: gate signal line
671: photo sensor output signal line
672: photo sensor reference signal line
1420: transistor
1430: transistor
1440: transistor
1510: transistor
1520: capacitive element
1530: wiring layer intersection
1640: transistor
1656: transistor
4001: glass substrate
4002: pixel portion
4003: signal line driver circuit
4004: scan line driving circuit
4005: seal material
4006: substrate
4008: liquid crystal composition
4010: transistor
4011: transistor
4013: liquid crystal element
4015: connecting terminal electrode
4016: terminal electrode
4018: FPC
4018a: FPC
4018b: FPC
4019: anisotropic conductive film
4020: Insulating film
4021: insulating film
4023: gate insulating film
4030: electrode layer
4031: electrode layer
4032: insulating film
4033: insulating film
4035: spacer
4040: transistor
4041: transistor
4053: protective insulating film
4510: bulkhead
4511: EL layer
4513: light emitting element
4514: filler
9000: table
9001: housing
9002: leg
9003: display unit
9004: Show button
9005: power cord
9033: Hooks
9034: Switches
9035: Power switch
9036: Switches
9038: Operation switch
9100: television device
9101: housing
9103: display unit
9105: stand
9107 display
9109: operation keys
9110: remote controller
9201: main body
9202: housing
9203: display unit
9204: keyboard
9205: External connection port
9206: pointing device
9630: Housing
9631:
9631a:
9631b:
9632a: area
9632b: area
9633: Solar cell
9634: charge / discharge control circuit
9635: Battery
9636: DCDC Converter
9637: Converter
9638: Operation keys
9639: Button
Claims (12)
하나 이상의 금속 원소를 함유하는 유리 기판 위의 게이트 전극층과;
상기 게이트 전극층 위의 제 1 게이트 절연막과;
상기 제 1 게이트 절연막 위에 접촉하는 제 2 게이트 절연막과;
상기 제 2 게이트 절연막 위의 산화물 반도체막과;
상기 산화물 반도체막 위의 소스 전극층 및 드레인 전극층을 포함하고,
상기 제 1 게이트 절연막의 조성은 상기 제 2 게이트 절연막의 조성과 상이하고,
상기 제 1 게이트 절연막과 상기 제 2 게이트 절연막 사이의 계면에서, 상기 하나 이상의 금속 원소의 농도는 5×1018atoms/cm3 이하인, 반도체 장치.In the semiconductor device,
A gate electrode layer on the glass substrate containing at least one metal element;
A first gate insulating film on the gate electrode layer;
A second gate insulating film in contact with the first gate insulating film;
An oxide semiconductor film on the second gate insulating film;
A source electrode layer and a drain electrode layer on the oxide semiconductor film;
The composition of the first gate insulating film is different from that of the second gate insulating film,
The semiconductor device at the interface between the first gate insulating film and the second gate insulating film, wherein the concentration of the at least one metal element is 5 × 10 18 atoms / cm 3 or less.
상기 산화물 반도체막 위에 접촉하는 절연층을 더 포함하고,
상기 소스 전극층 및 상기 드레인 전극층은 상기 산화물 반도체막 및 상기 절연층 위에 형성되는, 반도체 장치.The method of claim 1,
Further comprising an insulating layer in contact with the oxide semiconductor film,
And the source electrode layer and the drain electrode layer are formed on the oxide semiconductor film and the insulating layer.
상기 제 1 게이트 절연막은 질화 절연막인, 반도체 장치.The method of claim 1,
And the first gate insulating film is a nitride insulating film.
상기 제 1 게이트 절연막은 질화 실리콘막 또는 질화산화 실리콘막인, 반도체 장치.The method of claim 1,
And the first gate insulating film is a silicon nitride film or a silicon nitride oxide film.
상기 하나 이상의 금속 원소는 나트륨, 알루미늄, 마그네슘, 칼슘, 스트론튬, 및 바륨 중에서 선택되는, 반도체 장치.The method of claim 1,
Wherein said at least one metal element is selected from sodium, aluminum, magnesium, calcium, strontium, and barium.
상기 제 2 게이트 절연막은 산화 실리콘막, 산화 갈륨막, 산화 알루미늄막, 질화 실리콘막, 산화질화 실리콘막, 산화질화 알루미늄막, 질화산화 실리콘막, 산화 하프늄막, 산화 이트륨막, 하프늄실리케이트막, 질소를 함유한 하프늄실리케이트막, 하프늄알루미네이트막, 및 산화 란탄막 중에서 선택되는, 반도체 장치.The method of claim 1,
The second gate insulating film may be a silicon oxide film, a gallium oxide film, an aluminum oxide film, a silicon nitride film, a silicon oxynitride film, an aluminum oxynitride film, a silicon nitride oxide film, a hafnium oxide film, a yttrium oxide film, a hafnium silicate film, or nitrogen. A semiconductor device selected from a hafnium silicate film, a hafnium aluminate film, and a lanthanum oxide film.
하나 이상의 금속 원소를 함유하는 유리 기판 위의 보호 절연막과;
상기 보호 절연막 위의 게이트 전극층과;
상기 게이트 전극층 위의 게이트 절연막과;
상기 게이트 절연막 위의 산화물 반도체막과;
상기 산화물 반도체막 위의 소스 전극층 및 드레인 전극층을 포함하고,
상기 보호 절연막의 조성은 상기 게이트 절연막의 조성과 상이하고,
상기 게이트 전극층과 상기 게이트 절연막 사이의 계면에서, 상기 하나 이상의 금속 원소의 농도는 5×1018atoms/cm3 이하인, 반도체 장치.In the semiconductor device,
A protective insulating film on the glass substrate containing at least one metal element;
A gate electrode layer on the protective insulating film;
A gate insulating film on the gate electrode layer;
An oxide semiconductor film on the gate insulating film;
A source electrode layer and a drain electrode layer on the oxide semiconductor film;
The composition of the protective insulating film is different from the composition of the gate insulating film,
At the interface between the gate electrode layer and the gate insulating film, the concentration of the at least one metal element is 5 × 10 18 atoms / cm 3 or less.
상기 산화물 반도체막 위에 접촉하는 절연층을 더 포함하고,
상기 소스 전극층 및 상기 드레인 전극층은 상기 산화물 반도체막 및 상기 절연층 위에 형성되는, 반도체 장치.The method of claim 7, wherein
Further comprising an insulating layer in contact with the oxide semiconductor film,
And the source electrode layer and the drain electrode layer are formed on the oxide semiconductor film and the insulating layer.
상기 보호 절연막은 질화 절연막인, 반도체 장치.The method of claim 7, wherein
The protective insulating film is a semiconductor insulating film.
상기 보호 절연막은 질화 실리콘막 또는 질화산화 실리콘막인, 반도체 장치.The method of claim 7, wherein
And the protective insulating film is a silicon nitride film or a silicon nitride oxide film.
상기 하나 이상의 금속 원소는 나트륨, 알루미늄, 마그네슘, 칼슘, 스트론튬, 및 바륨 중에서 선택되는, 반도체 장치.The method of claim 7, wherein
Wherein said at least one metal element is selected from sodium, aluminum, magnesium, calcium, strontium, and barium.
상기 게이트 절연막은 산화 실리콘막, 산화 갈륨막, 산화 알루미늄막, 질화 실리콘막, 산화질화 실리콘막, 산화질화 알루미늄막, 질화산화 실리콘막, 산화 하프늄막, 산화 이트륨막, 하프늄실리케이트막, 질소를 함유한 하프늄실리케이트막, 하프늄알루미네이트막, 및 산화 란탄막 중에서 선택되는, 반도체 장치.The method of claim 7, wherein
The gate insulating film contains a silicon oxide film, a gallium oxide film, an aluminum oxide film, a silicon nitride film, a silicon oxynitride film, an aluminum oxynitride film, a silicon nitride oxide film, a hafnium oxide film, a yttrium oxide film, a hafnium silicate film, and nitrogen. A semiconductor device selected from one of a hafnium silicate film, a hafnium aluminate film, and a lanthanum oxide film.
Applications Claiming Priority (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JPJP-P-2011-233278 | 2011-10-24 | ||
JP2011233187 | 2011-10-24 | ||
JPJP-P-2011-233187 | 2011-10-24 | ||
JP2011233278 | 2011-10-24 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR20130048155A true KR20130048155A (en) | 2013-05-09 |
Family
ID=48108674
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020120118273A KR20130048155A (en) | 2011-10-24 | 2012-10-24 | Semiconductor device |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
US (2) | US8937305B2 (en) |
JP (2) | JP6226518B2 (en) |
KR (1) | KR20130048155A (en) |
CN (3) | CN107275223A (en) |
TW (1) | TWI545765B (en) |
Families Citing this family (24)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP5871263B2 (en) * | 2011-06-14 | 2016-03-01 | 富士フイルム株式会社 | Method for producing amorphous oxide thin film |
JP2013149953A (en) | 2011-12-20 | 2013-08-01 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | Semiconductor device and method for manufacturing semiconductor device |
TWI584383B (en) | 2011-12-27 | 2017-05-21 | 半導體能源研究所股份有限公司 | Semiconductor device and method for manufacturing the same |
JP2013183001A (en) | 2012-03-01 | 2013-09-12 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | Semiconductor device |
US9224881B2 (en) * | 2013-04-04 | 2015-12-29 | Omnivision Technologies, Inc. | Layers for increasing performance in image sensors |
WO2014196482A1 (en) * | 2013-06-07 | 2014-12-11 | 富士フイルム株式会社 | Composition for forming gate insulating film, organic thin film transistor, electronic paper, and display device |
TWI654614B (en) * | 2013-07-10 | 2019-03-21 | 日商半導體能源研究所股份有限公司 | Semiconductor device |
KR102281300B1 (en) | 2013-09-11 | 2021-07-26 | 삼성디스플레이 주식회사 | Thin film transistor, method of manufacturing the same, and display device including the same |
JP6433757B2 (en) * | 2013-10-31 | 2018-12-05 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | Semiconductor devices, display devices, electronic equipment |
JP6506545B2 (en) * | 2013-12-27 | 2019-04-24 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | Semiconductor device |
US9722090B2 (en) * | 2014-06-23 | 2017-08-01 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor device including first gate oxide semiconductor film, and second gate |
CN104752231B (en) * | 2015-03-27 | 2016-02-24 | 京东方科技集团股份有限公司 | Thin-film transistor and preparation method, array base palte and preparation method, display unit |
KR102293123B1 (en) * | 2015-04-08 | 2021-08-24 | 삼성디스플레이 주식회사 | Thin film transistor, organic light emitting diode display, and method for manufacturing organic light emitting diode display |
CN105931985A (en) * | 2016-05-13 | 2016-09-07 | 京东方科技集团股份有限公司 | Array substrate, preparation method therefor, and display device |
KR20180078018A (en) * | 2016-12-29 | 2018-07-09 | 엘지디스플레이 주식회사 | Electro-luminecense display apparatus and manufacturing method thereof |
CN107146816B (en) * | 2017-04-10 | 2020-05-15 | 华南理工大学 | Oxide semiconductor film and thin film transistor prepared from same |
KR102308097B1 (en) * | 2017-04-24 | 2021-10-05 | 주성엔지니어링(주) | Thin film transistor and method for manufacturing the same |
US11545580B2 (en) * | 2017-11-15 | 2023-01-03 | South China University Of Technology | Metal oxide (MO semiconductor and thin-film transistor and application thereof |
CN110957215B (en) * | 2018-09-26 | 2022-07-19 | 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 | Planarization process |
US11935964B2 (en) | 2018-10-12 | 2024-03-19 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor device and method for manufacturing semiconductor device |
KR102567380B1 (en) * | 2018-11-30 | 2023-08-16 | 엘지디스플레이 주식회사 | Transistor, panel and manufacturing method of the transistor |
WO2020111528A1 (en) * | 2018-11-30 | 2020-06-04 | 엘지디스플레이 주식회사 | Transistor, panel, and method for manufacturing transistor |
TWI690060B (en) * | 2019-04-25 | 2020-04-01 | 元太科技工業股份有限公司 | Memory structure and manufacturing method thereof |
CN112526779B (en) * | 2020-11-24 | 2022-09-27 | 北海惠科光电技术有限公司 | Substrate of display panel, driving method and non-portable display device |
Family Cites Families (132)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS60198861A (en) | 1984-03-23 | 1985-10-08 | Fujitsu Ltd | Thin film transistor |
JPH0244256B2 (en) | 1987-01-28 | 1990-10-03 | Kagaku Gijutsucho Mukizaishitsu Kenkyushocho | INGAZN2O5DESHIMESARERUROTSUHOSHOKEINOSOJOKOZOOJUSURUKAGOBUTSUOYOBISONOSEIZOHO |
JPH0244260B2 (en) | 1987-02-24 | 1990-10-03 | Kagaku Gijutsucho Mukizaishitsu Kenkyushocho | INGAZN5O8DESHIMESARERUROTSUHOSHOKEINOSOJOKOZOOJUSURUKAGOBUTSUOYOBISONOSEIZOHO |
JPS63210023A (en) | 1987-02-24 | 1988-08-31 | Natl Inst For Res In Inorg Mater | Compound having laminar structure of hexagonal crystal system expressed by ingazn4o7 and its production |
JPH0244258B2 (en) | 1987-02-24 | 1990-10-03 | Kagaku Gijutsucho Mukizaishitsu Kenkyushocho | INGAZN3O6DESHIMESARERUROTSUHOSHOKEINOSOJOKOZOOJUSURUKAGOBUTSUOYOBISONOSEIZOHO |
JPH0244262B2 (en) | 1987-02-27 | 1990-10-03 | Kagaku Gijutsucho Mukizaishitsu Kenkyushocho | INGAZN6O9DESHIMESARERUROTSUHOSHOKEINOSOJOKOZOOJUSURUKAGOBUTSUOYOBISONOSEIZOHO |
JPH0244263B2 (en) | 1987-04-22 | 1990-10-03 | Kagaku Gijutsucho Mukizaishitsu Kenkyushocho | INGAZN7O10DESHIMESARERUROTSUHOSHOKEINOSOJOKOZOOJUSURUKAGOBUTSUOYOBISONOSEIZOHO |
JPH05251705A (en) | 1992-03-04 | 1993-09-28 | Fuji Xerox Co Ltd | Thin-film transistor |
JP3479375B2 (en) | 1995-03-27 | 2003-12-15 | 科学技術振興事業団 | Metal oxide semiconductor device in which a pn junction is formed with a thin film transistor made of a metal oxide semiconductor such as cuprous oxide, and methods for manufacturing the same |
DE69635107D1 (en) | 1995-08-03 | 2005-09-29 | Koninkl Philips Electronics Nv | SEMICONDUCTOR ARRANGEMENT WITH A TRANSPARENT CIRCUIT ELEMENT |
JP3625598B2 (en) | 1995-12-30 | 2005-03-02 | 三星電子株式会社 | Manufacturing method of liquid crystal display device |
US6197624B1 (en) * | 1997-08-29 | 2001-03-06 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Method of adjusting the threshold voltage in an SOI CMOS |
JP4170454B2 (en) | 1998-07-24 | 2008-10-22 | Hoya株式会社 | Article having transparent conductive oxide thin film and method for producing the same |
JP2000150861A (en) | 1998-11-16 | 2000-05-30 | Tdk Corp | Oxide thin film |
JP3276930B2 (en) | 1998-11-17 | 2002-04-22 | 科学技術振興事業団 | Transistor and semiconductor device |
TW460731B (en) | 1999-09-03 | 2001-10-21 | Ind Tech Res Inst | Electrode structure and production method of wide viewing angle LCD |
JP4089858B2 (en) | 2000-09-01 | 2008-05-28 | 国立大学法人東北大学 | Semiconductor device |
KR20020038482A (en) | 2000-11-15 | 2002-05-23 | 모리시타 요이찌 | Thin film transistor array, method for producing the same, and display panel using the same |
JP3997731B2 (en) | 2001-03-19 | 2007-10-24 | 富士ゼロックス株式会社 | Method for forming a crystalline semiconductor thin film on a substrate |
JP2002289859A (en) | 2001-03-23 | 2002-10-04 | Minolta Co Ltd | Thin-film transistor |
JP3925839B2 (en) | 2001-09-10 | 2007-06-06 | シャープ株式会社 | Semiconductor memory device and test method thereof |
JP4090716B2 (en) | 2001-09-10 | 2008-05-28 | 雅司 川崎 | Thin film transistor and matrix display device |
JP4164562B2 (en) | 2002-09-11 | 2008-10-15 | 独立行政法人科学技術振興機構 | Transparent thin film field effect transistor using homologous thin film as active layer |
US7061014B2 (en) | 2001-11-05 | 2006-06-13 | Japan Science And Technology Agency | Natural-superlattice homologous single crystal thin film, method for preparation thereof, and device using said single crystal thin film |
JP4083486B2 (en) | 2002-02-21 | 2008-04-30 | 独立行政法人科学技術振興機構 | Method for producing LnCuO (S, Se, Te) single crystal thin film |
US7049190B2 (en) | 2002-03-15 | 2006-05-23 | Sanyo Electric Co., Ltd. | Method for forming ZnO film, method for forming ZnO semiconductor layer, method for fabricating semiconductor device, and semiconductor device |
JP3933591B2 (en) | 2002-03-26 | 2007-06-20 | 淳二 城戸 | Organic electroluminescent device |
US7339187B2 (en) | 2002-05-21 | 2008-03-04 | State Of Oregon Acting By And Through The Oregon State Board Of Higher Education On Behalf Of Oregon State University | Transistor structures |
JP2004022625A (en) | 2002-06-13 | 2004-01-22 | Murata Mfg Co Ltd | Manufacturing method of semiconductor device and its manufacturing method |
US7105868B2 (en) | 2002-06-24 | 2006-09-12 | Cermet, Inc. | High-electron mobility transistor with zinc oxide |
US7067843B2 (en) | 2002-10-11 | 2006-06-27 | E. I. Du Pont De Nemours And Company | Transparent oxide semiconductor thin film transistors |
JP4166105B2 (en) | 2003-03-06 | 2008-10-15 | シャープ株式会社 | Semiconductor device and manufacturing method thereof |
JP2004273732A (en) | 2003-03-07 | 2004-09-30 | Sharp Corp | Active matrix substrate and its producing process |
JP4108633B2 (en) | 2003-06-20 | 2008-06-25 | シャープ株式会社 | THIN FILM TRANSISTOR, MANUFACTURING METHOD THEREOF, AND ELECTRONIC DEVICE |
JP4480968B2 (en) | 2003-07-18 | 2010-06-16 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | Display device |
US7262463B2 (en) | 2003-07-25 | 2007-08-28 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Transistor including a deposited channel region having a doped portion |
US7358165B2 (en) * | 2003-07-31 | 2008-04-15 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd | Semiconductor device and method for manufacturing semiconductor device |
US7145174B2 (en) | 2004-03-12 | 2006-12-05 | Hewlett-Packard Development Company, Lp. | Semiconductor device |
US7297977B2 (en) | 2004-03-12 | 2007-11-20 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Semiconductor device |
EP1737044B1 (en) | 2004-03-12 | 2014-12-10 | Japan Science and Technology Agency | Amorphous oxide and thin film transistor |
US7282782B2 (en) | 2004-03-12 | 2007-10-16 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Combined binary oxide semiconductor device |
US7211825B2 (en) | 2004-06-14 | 2007-05-01 | Yi-Chi Shih | Indium oxide-based thin film transistors and circuits |
JP2006100760A (en) | 2004-09-02 | 2006-04-13 | Casio Comput Co Ltd | Thin-film transistor and its manufacturing method |
US7285501B2 (en) | 2004-09-17 | 2007-10-23 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Method of forming a solution processed device |
US7298084B2 (en) | 2004-11-02 | 2007-11-20 | 3M Innovative Properties Company | Methods and displays utilizing integrated zinc oxide row and column drivers in conjunction with organic light emitting diodes |
US7863611B2 (en) | 2004-11-10 | 2011-01-04 | Canon Kabushiki Kaisha | Integrated circuits utilizing amorphous oxides |
US7829444B2 (en) | 2004-11-10 | 2010-11-09 | Canon Kabushiki Kaisha | Field effect transistor manufacturing method |
AU2005302964B2 (en) | 2004-11-10 | 2010-11-04 | Canon Kabushiki Kaisha | Field effect transistor employing an amorphous oxide |
CA2708335A1 (en) | 2004-11-10 | 2006-05-18 | Canon Kabushiki Kaisha | Amorphous oxide and field effect transistor |
EP1810335B1 (en) | 2004-11-10 | 2020-05-27 | Canon Kabushiki Kaisha | Light-emitting device |
US7453065B2 (en) | 2004-11-10 | 2008-11-18 | Canon Kabushiki Kaisha | Sensor and image pickup device |
US7791072B2 (en) | 2004-11-10 | 2010-09-07 | Canon Kabushiki Kaisha | Display |
US7579224B2 (en) | 2005-01-21 | 2009-08-25 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Method for manufacturing a thin film semiconductor device |
TWI412138B (en) | 2005-01-28 | 2013-10-11 | Semiconductor Energy Lab | Semiconductor device, electronic device, and method of manufacturing semiconductor device |
TWI569441B (en) | 2005-01-28 | 2017-02-01 | 半導體能源研究所股份有限公司 | Semiconductor device, electronic device, and method of manufacturing semiconductor device |
US7858451B2 (en) | 2005-02-03 | 2010-12-28 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Electronic device, semiconductor device and manufacturing method thereof |
US7948171B2 (en) | 2005-02-18 | 2011-05-24 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Light emitting device |
US20060197092A1 (en) | 2005-03-03 | 2006-09-07 | Randy Hoffman | System and method for forming conductive material on a substrate |
US8681077B2 (en) | 2005-03-18 | 2014-03-25 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor device, and display device, driving method and electronic apparatus thereof |
WO2006105077A2 (en) | 2005-03-28 | 2006-10-05 | Massachusetts Institute Of Technology | Low voltage thin film transistor with high-k dielectric material |
US7645478B2 (en) | 2005-03-31 | 2010-01-12 | 3M Innovative Properties Company | Methods of making displays |
US8300031B2 (en) | 2005-04-20 | 2012-10-30 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor device comprising transistor having gate and drain connected through a current-voltage conversion element |
JP2006344849A (en) | 2005-06-10 | 2006-12-21 | Casio Comput Co Ltd | Thin film transistor |
US7402506B2 (en) | 2005-06-16 | 2008-07-22 | Eastman Kodak Company | Methods of making thin film transistors comprising zinc-oxide-based semiconductor materials and transistors made thereby |
US7691666B2 (en) | 2005-06-16 | 2010-04-06 | Eastman Kodak Company | Methods of making thin film transistors comprising zinc-oxide-based semiconductor materials and transistors made thereby |
US7507618B2 (en) | 2005-06-27 | 2009-03-24 | 3M Innovative Properties Company | Method for making electronic devices using metal oxide nanoparticles |
KR100711890B1 (en) | 2005-07-28 | 2007-04-25 | 삼성에스디아이 주식회사 | Organic Light Emitting Display and Fabrication Method for the same |
JP2007059128A (en) | 2005-08-23 | 2007-03-08 | Canon Inc | Organic electroluminescent display device and manufacturing method thereof |
JP2007073705A (en) | 2005-09-06 | 2007-03-22 | Canon Inc | Oxide-semiconductor channel film transistor and its method of manufacturing same |
JP5116225B2 (en) | 2005-09-06 | 2013-01-09 | キヤノン株式会社 | Manufacturing method of oxide semiconductor device |
JP4850457B2 (en) | 2005-09-06 | 2012-01-11 | キヤノン株式会社 | Thin film transistor and thin film diode |
JP4280736B2 (en) | 2005-09-06 | 2009-06-17 | キヤノン株式会社 | Semiconductor element |
EP1998375A3 (en) | 2005-09-29 | 2012-01-18 | Semiconductor Energy Laboratory Co, Ltd. | Semiconductor device having oxide semiconductor layer and manufacturing method |
JP5064747B2 (en) * | 2005-09-29 | 2012-10-31 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | Semiconductor device, electrophoretic display device, display module, electronic device, and method for manufacturing semiconductor device |
JP5037808B2 (en) | 2005-10-20 | 2012-10-03 | キヤノン株式会社 | Field effect transistor using amorphous oxide, and display device using the transistor |
KR101112652B1 (en) | 2005-11-15 | 2012-02-16 | 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼 | Active Matrix Display Device and a Television Receiver Including the Same |
TWI292281B (en) | 2005-12-29 | 2008-01-01 | Ind Tech Res Inst | Pixel structure of active organic light emitting diode and method of fabricating the same |
US7867636B2 (en) | 2006-01-11 | 2011-01-11 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Transparent conductive film and method for manufacturing the same |
JP4977478B2 (en) | 2006-01-21 | 2012-07-18 | 三星電子株式会社 | ZnO film and method of manufacturing TFT using the same |
US7576394B2 (en) | 2006-02-02 | 2009-08-18 | Kochi Industrial Promotion Center | Thin film transistor including low resistance conductive thin films and manufacturing method thereof |
US7977169B2 (en) | 2006-02-15 | 2011-07-12 | Kochi Industrial Promotion Center | Semiconductor device including active layer made of zinc oxide with controlled orientations and manufacturing method thereof |
US7696024B2 (en) * | 2006-03-31 | 2010-04-13 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor device and manufacturing method thereof |
KR20070101595A (en) | 2006-04-11 | 2007-10-17 | 삼성전자주식회사 | Zno thin film transistor |
US20070252928A1 (en) | 2006-04-28 | 2007-11-01 | Toppan Printing Co., Ltd. | Structure, transmission type liquid crystal display, reflection type display and manufacturing method thereof |
JP5028033B2 (en) | 2006-06-13 | 2012-09-19 | キヤノン株式会社 | Oxide semiconductor film dry etching method |
JP4609797B2 (en) | 2006-08-09 | 2011-01-12 | Nec液晶テクノロジー株式会社 | Thin film device and manufacturing method thereof |
JP4999400B2 (en) | 2006-08-09 | 2012-08-15 | キヤノン株式会社 | Oxide semiconductor film dry etching method |
JP4332545B2 (en) | 2006-09-15 | 2009-09-16 | キヤノン株式会社 | Field effect transistor and manufacturing method thereof |
JP5164357B2 (en) | 2006-09-27 | 2013-03-21 | キヤノン株式会社 | Semiconductor device and manufacturing method of semiconductor device |
JP4274219B2 (en) | 2006-09-27 | 2009-06-03 | セイコーエプソン株式会社 | Electronic devices, organic electroluminescence devices, organic thin film semiconductor devices |
US7622371B2 (en) | 2006-10-10 | 2009-11-24 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Fused nanocrystal thin film semiconductor and method |
US7772021B2 (en) | 2006-11-29 | 2010-08-10 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Flat panel displays comprising a thin-film transistor having a semiconductive oxide in its channel and methods of fabricating the same for use in flat panel displays |
JP2008140684A (en) | 2006-12-04 | 2008-06-19 | Toppan Printing Co Ltd | Color el display, and its manufacturing method |
KR101303578B1 (en) | 2007-01-05 | 2013-09-09 | 삼성전자주식회사 | Etching method of thin film |
US8207063B2 (en) | 2007-01-26 | 2012-06-26 | Eastman Kodak Company | Process for atomic layer deposition |
KR100851215B1 (en) | 2007-03-14 | 2008-08-07 | 삼성에스디아이 주식회사 | Thin film transistor and organic light-emitting dislplay device having the thin film transistor |
US7795613B2 (en) | 2007-04-17 | 2010-09-14 | Toppan Printing Co., Ltd. | Structure with transistor |
KR101325053B1 (en) | 2007-04-18 | 2013-11-05 | 삼성디스플레이 주식회사 | Thin film transistor substrate and manufacturing method thereof |
KR20080094300A (en) | 2007-04-19 | 2008-10-23 | 삼성전자주식회사 | Thin film transistor and method of manufacturing the same and flat panel display comprising the same |
KR101334181B1 (en) | 2007-04-20 | 2013-11-28 | 삼성전자주식회사 | Thin Film Transistor having selectively crystallized channel layer and method of manufacturing the same |
CN101663762B (en) | 2007-04-25 | 2011-09-21 | 佳能株式会社 | Oxynitride semiconductor |
KR101345376B1 (en) | 2007-05-29 | 2013-12-24 | 삼성전자주식회사 | Fabrication method of ZnO family Thin film transistor |
US20080296567A1 (en) * | 2007-06-04 | 2008-12-04 | Irving Lyn M | Method of making thin film transistors comprising zinc-oxide-based semiconductor materials |
US9054206B2 (en) * | 2007-08-17 | 2015-06-09 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Method for manufacturing semiconductor device |
KR101455304B1 (en) * | 2007-10-05 | 2014-11-03 | 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼 | Thin film transistor, display device having thin film transistor, and method for manufacturing the same |
JP2009135430A (en) * | 2007-10-10 | 2009-06-18 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | Method of manufacturing semiconductor device |
US8202365B2 (en) | 2007-12-17 | 2012-06-19 | Fujifilm Corporation | Process for producing oriented inorganic crystalline film, and semiconductor device using the oriented inorganic crystalline film |
JP5324118B2 (en) * | 2008-04-02 | 2013-10-23 | 富士フイルム株式会社 | INORGANIC FILM, ITS MANUFACTURING METHOD, AND SEMICONDUCTOR DEVICE |
KR100963104B1 (en) * | 2008-07-08 | 2010-06-14 | 삼성모바일디스플레이주식회사 | Thin film transistor, method of manufacturing the thin film transistor and flat panel display device having the thin film transistor |
JP5616038B2 (en) * | 2008-07-31 | 2014-10-29 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | Method for manufacturing semiconductor device |
US9082857B2 (en) * | 2008-09-01 | 2015-07-14 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor device comprising an oxide semiconductor layer |
JP4623179B2 (en) | 2008-09-18 | 2011-02-02 | ソニー株式会社 | Thin film transistor and manufacturing method thereof |
JP5552753B2 (en) * | 2008-10-08 | 2014-07-16 | ソニー株式会社 | Thin film transistor and display device |
JP5451280B2 (en) | 2008-10-09 | 2014-03-26 | キヤノン株式会社 | Wurtzite crystal growth substrate, manufacturing method thereof, and semiconductor device |
KR20110084523A (en) * | 2008-11-07 | 2011-07-25 | 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼 | Semiconductor device |
EP2184783B1 (en) | 2008-11-07 | 2012-10-03 | Semiconductor Energy Laboratory Co, Ltd. | Semiconductor device and method for manufacturing the same |
TWI502739B (en) | 2008-11-13 | 2015-10-01 | Semiconductor Energy Lab | Semiconductor device and method for manufacturing the same |
JP2010147269A (en) * | 2008-12-19 | 2010-07-01 | Sony Corp | Method of manufacturing thin-film semiconductor device |
US8383470B2 (en) | 2008-12-25 | 2013-02-26 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Thin film transistor (TFT) having a protective layer and manufacturing method thereof |
US7816275B1 (en) * | 2009-04-03 | 2010-10-19 | International Business Machines Corporation | Gate patterning of nano-channel devices |
US8766269B2 (en) * | 2009-07-02 | 2014-07-01 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Light-emitting device, lighting device, and electronic device |
JP2011049297A (en) * | 2009-08-26 | 2011-03-10 | Toppan Printing Co Ltd | Method of manufacturing thin film transistor |
US8008138B2 (en) * | 2009-11-30 | 2011-08-30 | International Business Machines Corporation | Extremely thin semiconductor on insulator semiconductor device with suppressed dopant segregation |
KR101035357B1 (en) * | 2009-12-15 | 2011-05-20 | 삼성모바일디스플레이주식회사 | Thin film transistor, method of manufacturing the thin film transistor and organic electroluminiscent device having the thin film transistor |
US8227833B2 (en) * | 2009-12-23 | 2012-07-24 | Intel Corporation | Dual layer gate dielectrics for non-silicon semiconductor devices |
JP5685107B2 (en) * | 2010-02-26 | 2015-03-18 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | Method for manufacturing semiconductor device |
JP5520084B2 (en) | 2010-03-03 | 2014-06-11 | 富士フイルム株式会社 | Method for manufacturing field effect transistor |
KR101932909B1 (en) * | 2010-03-04 | 2018-12-27 | 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼 | Semiconductor memory device and semiconductor device |
JP5565038B2 (en) * | 2010-03-30 | 2014-08-06 | 凸版印刷株式会社 | FIELD EFFECT TRANSISTOR, MANUFACTURING METHOD THEREOF, AND IMAGE DISPLAY DEVICE |
KR20120006218A (en) * | 2010-07-12 | 2012-01-18 | 한국전자통신연구원 | Non-volatile memory transistor having double gate structure |
KR101671952B1 (en) * | 2010-07-23 | 2016-11-04 | 삼성디스플레이 주식회사 | Display substrate and method of manufacturing the same |
US20120064665A1 (en) | 2010-09-13 | 2012-03-15 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Deposition apparatus, apparatus for successive deposition, and method for manufacturing semiconductor device |
-
2012
- 2012-10-12 JP JP2012227159A patent/JP6226518B2/en not_active Expired - Fee Related
- 2012-10-16 US US13/652,686 patent/US8937305B2/en active Active
- 2012-10-17 TW TW101138256A patent/TWI545765B/en active
- 2012-10-24 CN CN201710269206.8A patent/CN107275223A/en active Pending
- 2012-10-24 CN CN201210411681.1A patent/CN103066126B/en not_active Expired - Fee Related
- 2012-10-24 KR KR1020120118273A patent/KR20130048155A/en not_active Application Discontinuation
- 2012-10-24 CN CN201710269210.4A patent/CN107195676A/en active Pending
-
2014
- 2014-12-30 US US14/585,918 patent/US9741866B2/en not_active Expired - Fee Related
-
2017
- 2017-10-10 JP JP2017196847A patent/JP2018037666A/en not_active Withdrawn
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
TWI545765B (en) | 2016-08-11 |
JP6226518B2 (en) | 2017-11-08 |
US20130099232A1 (en) | 2013-04-25 |
JP2013110393A (en) | 2013-06-06 |
JP2018037666A (en) | 2018-03-08 |
CN103066126A (en) | 2013-04-24 |
US20150140734A1 (en) | 2015-05-21 |
US8937305B2 (en) | 2015-01-20 |
CN103066126B (en) | 2017-05-24 |
US9741866B2 (en) | 2017-08-22 |
TW201324778A (en) | 2013-06-16 |
CN107275223A (en) | 2017-10-20 |
CN107195676A (en) | 2017-09-22 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR102363257B1 (en) | Semiconductor device and manufacturing method thereof | |
KR102162326B1 (en) | Semiconductor device and method for manufacturing the same | |
KR102414049B1 (en) | Semiconductor device and method for manufacturing the same | |
KR102076930B1 (en) | Semiconductor device and method for manufacturing the same | |
KR102108573B1 (en) | Method for manufacturing semiconductor device | |
JP6226518B2 (en) | Semiconductor device | |
JP2020167419A (en) | Method of manufacturing semiconductor device | |
CN107275411B (en) | Semiconductor device and method for manufacturing semiconductor device | |
JP6199583B2 (en) | Semiconductor device | |
JP2013149953A (en) | Semiconductor device and method for manufacturing semiconductor device | |
JP6125211B2 (en) | Method for manufacturing semiconductor device |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A201 | Request for examination | ||
E902 | Notification of reason for refusal | ||
E601 | Decision to refuse application |